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1、第28卷第4期計(jì)算機(jī)仿真2011年4月文章編號(hào)：1006—9348(2011)04～0167—05移動(dòng)機(jī)器人模糊控制與模糊自適應(yīng)PID控制林俊，林凱，王蘇衛(wèi)，蘭浩(湖南師范大學(xué)，湖南長(zhǎng)沙410081)摘要：研究機(jī)器人路徑規(guī)劃問題，在移動(dòng)機(jī)器人上配置超聲波傳感器，對(duì)返回的距離值進(jìn)行信息融合．并將環(huán)境分為有障和無障兩種模式。針對(duì)無障模式下模糊控制的路徑振蕩問題，為了克服振蕩和減小超調(diào)，提出了有障模式下的模糊控制和無障模式下的模糊白適應(yīng)PID控制方案。利用MATLAB建立了GUI移動(dòng)機(jī)器人仿真平臺(tái)。仿真結(jié)果表明，在非結(jié)構(gòu)化未知環(huán)境下，可使系統(tǒng)響應(yīng)速度加快，解決了振蕩和超調(diào)問題，更好地
2、實(shí)現(xiàn)從起點(diǎn)到靜態(tài)目標(biāo)點(diǎn)的路徑規(guī)劃任務(wù)，可為設(shè)計(jì)提供可靠依據(jù)。關(guān)鍵詞：移動(dòng)機(jī)器人；模糊控制；自適應(yīng)中圈分類號(hào)：TP242．6文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：AControlofaMobileRobotBasedonFuzzyandFuzzyAdaptivePIDLINJun，LINKai，WANGSu—wei，LANHao(HunanNormalUniversity，ChangBhaHunan410081，China)ABSTRACT：Disposingtheultrasonicsensoronthemobilerobotandfusingtheinformationfromthemeasuredv
3、al-lie，thesystemdividestheenvironmentsintotwotypes：theobstaclemodeandthenon—obstaclemode．Inviewoftheoscillationproblemunderthelion—obstaclemodebasedonthefuzzycontrol，thispaperproposesthatthe矗I盈：ycon—trolisusedfortheobstaclemodeandthefuzzyadaptivePIDcontrolisusedforthenon—obstaclemode，andesta
4、bll—shesthesimulationplatformbasedOiltheMATLABGUI．Thesimulationresultsindicatethatthesystemhasquickresponsespe!edandstrongself—adaptiveability，andcar／realizesafetrackfromthebeginningtothestatictargetpointunderthenon—structuralunknowllenvironment．KEYWORDS：Mobilerobot；Fuzzycontrol；Serf—adaptiv
5、el引言在環(huán)境信息為多義、不完全或不準(zhǔn)確的情況下，移動(dòng)機(jī)器人采用傳統(tǒng)的自動(dòng)控制，除了難以精確地描述被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型外，控制精度也會(huì)受到很大的影響【l。2】。模糊控制無需建立數(shù)學(xué)模型，采用基于“模式—行為”的反應(yīng)式控制方式，其擬人的分析與綜合能力使得對(duì)于非線性、大延時(shí)的復(fù)雜系統(tǒng)具有很強(qiáng)的自適應(yīng)控制能力，因而在機(jī)器人控制領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用口“1。PID原理簡(jiǎn)單，控制精度高，常被用于對(duì)機(jī)器人位姿環(huán)的控制。但因調(diào)節(jié)參數(shù)的相對(duì)固定而導(dǎo)致系統(tǒng)易產(chǎn)生超調(diào)現(xiàn)象”J。文獻(xiàn)[6]對(duì)PID控制進(jìn)行了改進(jìn)，提出了的模糊自適應(yīng)PID控制，通過模糊推理在線自整定KP、K。、Ko參數(shù)，不僅實(shí)現(xiàn)了精確控制
6、，而且使系統(tǒng)具有較好的自適應(yīng)性和魯棒性?；痦?xiàng)目：湖南省教育廳科學(xué)研究項(xiàng)目(06C．519)收穡It期：2010—02一lO修回日期：2010一04一13然而，由于模糊控制規(guī)則和隸屬函數(shù)不易精確描述，移動(dòng)機(jī)器人在作正對(duì)目標(biāo)點(diǎn)的趨近行為時(shí)容易產(chǎn)生局部振蕩路徑。針對(duì)環(huán)境模式特點(diǎn)，本文提出了有障模式下的模糊控制和無障模式下的模糊自適應(yīng)PID控制方案。有障模式下，系統(tǒng)根據(jù)人的駕駛經(jīng)驗(yàn)制定模糊控制規(guī)則，通過在線推理出轉(zhuǎn)彎量，并作用于移動(dòng)機(jī)器人從而產(chǎn)生避障動(dòng)作；無障模式下，系統(tǒng)采用模糊自適應(yīng)PID控制對(duì)機(jī)器人航向角度進(jìn)行控制，利用模糊推理對(duì)PID參數(shù)自整定，從而逼近目標(biāo)點(diǎn)方向。仿真表明：該
7、方案使得系統(tǒng)在有障模式下具有較強(qiáng)的自適應(yīng)性和魯棒性，避障效果良好；無障模式下，系統(tǒng)相比于常規(guī)PID來說響應(yīng)速度更快，在消除了角度超調(diào)的同時(shí)，也避免了模糊控制下的振蕩現(xiàn)象。2移動(dòng)機(jī)器人周圍環(huán)境分類2．1障礙物距離信息融合系統(tǒng)采用6個(gè)超聲波傳感器(S0一s5)對(duì)環(huán)境進(jìn)行檢測(cè)，傳感器的配置方案如圖l所示。傳感器安裝在移動(dòng)機(jī)器人一167—的前、側(cè)面，側(cè)面相鄰傳感器的角度為450。傳感器So—S5的檢測(cè)距離分別用d；(i-O一5)表示。實(shí)驗(yàn)可知，超聲波傳感器的有效測(cè)距范圍為(20cm，500cm)，當(dāng)
