xml地图|网站地图|网站标签 [设为首页] [加入收藏]

自动化所仿生机器海豚定深运动调整研究获进展

日期:2019-09-21编辑作者:关于科技

近日,中国科学院自动化研究所复杂系统管理与控制国家重点实验室研究员喻俊志带领的研究团队,提出一种基于视线导航法和滑模观测器的滑模模糊控制算法,解决了一类鳍肢机动型机器海豚的定深控制问题,相关研究成果发表在IEEE Transaction on Industrial Electronics上。

1 引言

该团队首先分析了机器海豚的定深控制机制,通过改变双侧鳍肢的偏转角来实现机器海豚的上浮/下潜,进一步忽略其偏航、横滚运动,简化动力学方程;其次,采用视线导航法,将定深控制问题转化为俯仰角跟踪控制问题。考虑到机器海豚实现上浮/下潜必须有一定的前进速度提供俯仰力矩,研究采用了滑模观测器来实时估计线性速度,结合视线法与滑模观测器来设计复合滑模控制器获取定深过程中的驱动力和偏转力矩。由于鳍状肢的偏转角与偏转力矩存在非线性关系,偏转力矩无法直接作用在机器海豚上,继而采用模糊控制策略将驱动力、驱动力的变化率和偏转力矩、偏转力矩的变化率分别映射到机器海豚的腰、尾关节的拍动频率和鳍肢的偏转角上。在实验过程中,要求其维持在0.4m的深度,定深过程的视频序列如图所示。机器海豚在所提策略的控制下能够维持在目标深度,验证了该策略的有效性。

永磁同步电机具有强耦合、参数时变、非线性等特点,且系统运行时受到不同程度的干扰,因此很难满足现代工业对高性能PMSM伺服系统的控制要求,尤其在精度、可靠性等性能上。PMSM伺服系统是一个包含电流环、速度环和位置环的三闭环控制系统。采用矢量控制可改善系统内部电流环的性能囝。位置环和速度环实现系统的精确定位和对输入信号的快速跟踪。速度控制器研究较多的控制策略有神经网络控制、滑模变结构控制、多种控制策略的复合控制等。其算法都比较复杂,不利于电机数字化控制的实时性。模糊控制采用以系统误差和误差变化为输入语句变量的二维模糊控制器结构形式,能够处理受控对象的不确定特性,具有实现方法简易、运算快速、实时性强等特点,系统能够获得良好的动态特性.但静态特性不能令人满意。将模糊控制与PID控制相结合,设计模糊PID速度控制器,使系统既具有模糊控制灵活而适应性强的优点,又具有PID控制精度高的特点。系统仿真及实验结果表明该控制策略具有良好的控制效果。

进一步与传统的PID控制器进行对比,两者的深度误差分别是0.18cm和0.38cm。通过对比发现所提控制策略较传统的PID控制器具有更快的收敛速度和更好的稳定性。同时,该控制策略应用到仿生机器海豚的平面路径跟踪上,取得了较为满意的跟踪效果。

2 模糊PID控制器的设计

图片 1

2.1 控制器结构

定深实验视频序列

设计应用于速度环的模糊PID控制器采用广泛应用的二维模糊控制器,其一个输入变量是电机输出转速反馈值与给定转速间的误差E。另一个输入变量是转速误差的变化率EC,即单位时间内转速误差的差值。输出端设计为多输出,由于模糊PID控制器是在传统PID控制的基础上加入了模糊控制,故只需在传统PID调节参数的基础上稍作修正即可,于是取传统PID控制器的3个参数P,I,D的修正值△Kp,△Ki;△Kd作为模糊控制器的输出。

2.2 确定隶属度函数

记E,EC,△Kp,△Ki,△Kd的模糊变量为e,ec,kp,ki,kdo如模糊子集为,NM,NS,PS,PM,PB}。选择输入量e,ec隶属度函数为高斯型。e的中间密以增加稳态精度;输出kp,ki,kd的隶属度函数为三角形。

2.3 模糊控制规则的确定

模糊控制规则由一系列关系词连接而成。最常用的关系词有if-then,also,or和and,根据应用中的经验,确定各输出量与输入量的模糊控制规则分别如表1-3所示。模糊推理合成规则遵循极大-极小合成规则,并采用Mamdani型模糊推理算法。

表1 Kp模糊规则表

图片 2

本文由财神彩票发布于关于科技,转载请注明出处:自动化所仿生机器海豚定深运动调整研究获进展

关键词:

上海药物所获一等奖

细菌性阴道炎严重风险女人健康,转移是促成子宫破裂伤者死亡的机要缘由。近期思想化疗照旧是治病诊治乳腺炎原...

详细>>

新疆天文台星团中原行星盘形成和演化研究取得

近日,中国科学院新疆天文台天体化学研究团组副研究员肖凛在星团中原行星盘的形成和演化的研究中,分析了分子...

详细>>

东南地理所在华夏湖泊富营养化评估斟酌中拿走

湖泊富营养化是全球面临的最重要的生态环境问题之一,特别是在发展中国家,由于人类活动的影响,大部分湖泊都...

详细>>

罗容老师,昆明植物所在云南小粒咖啡化学研究

咖啡作为满世界最受招待的果汁之一,其成分和生理机能一向是各国地艺术学家们的关心热门。中华夏族民共和国看...

详细>>