機(jī)器人的模糊控制是一種基于模糊邏輯理論的計(jì)算機(jī)控制方法，它通過模擬人類思維和決策過程來實(shí)現(xiàn)對機(jī)器人行為的控制。

本文中所介紹使用的競技機(jī)器人先進(jìn)模糊控制器是在FreeRTOS環(huán)境下基于XR806為項(xiàng)目主控，給機(jī)器人部署先進(jìn)模糊控制器，它通過將機(jī)器人的輸入信號轉(zhuǎn)化為模糊變量，并根據(jù)模糊規(guī)則對這些變量進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)對于競技機(jī)器人的結(jié)構(gòu)控制和定位控制等功能。

項(xiàng)目介紹

開發(fā)環(huán)境使用window10+VMware+ubuntu 18.04，并基于XR806——FreeRTOS為項(xiàng)目主控，部署先進(jìn)模糊控制器，實(shí)現(xiàn)對于競技機(jī)器人的結(jié)構(gòu)控制和定位控制等。

競技機(jī)器人的無線控制器選擇上使用可以實(shí)現(xiàn)多維狀態(tài)機(jī)功能的XR806作為主控，并通過USART進(jìn)行CAN轉(zhuǎn)換來向電機(jī)發(fā)送信息，收到信息后電機(jī)驅(qū)動對機(jī)器人做出控制，此時(shí)機(jī)器人通過模糊控制器來反饋定位器、雷達(dá)等傳感器傳來的數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)信息交互。

控制部署

在封裝好電機(jī)驅(qū)動電流環(huán)時(shí)，實(shí)現(xiàn)對電機(jī)的控制，相當(dāng)于建立了一種繼電特性的非線性控制，此時(shí)使用繼電整定法的Z-N臨界比例度法去建立模糊域。

根據(jù)以下臨界系數(shù)表，整定求出模糊域。

模糊推理及清晰化

模糊推理的核心就是計(jì)算出E和EC的隸屬度。同時(shí)把E和EC分為多種子集情況：負(fù)最大NB，負(fù)中NM，負(fù)小NS，零ZO，正小PS，正中PM，正大PB等七種情況。然后計(jì)算E/EC種子集的隸屬度。

進(jìn)行模糊推理后，可以根據(jù)計(jì)算的隸屬度，建立模糊規(guī)則表，實(shí)現(xiàn)對輸出值的清晰化。對應(yīng)到應(yīng)用層的輸出函數(shù)，實(shí)現(xiàn)控制輸出。

FOC控制及仿真效果

FOC控制邏輯

仿真效果

代碼實(shí)現(xiàn)

自動整定部分核心代碼：

void PID_AutoTune_Task(void)
{
    
  if(pid.AutoRegurating_Status != START) return;


  /*定義臨界Tc*/
  float Tc = 0.0;
  
  static int start_cnt; //記錄最大值出現(xiàn)的時(shí)間
  static int end_cnt;  //記錄周期結(jié)束時(shí)的時(shí)間值 


    
  static uint16_t cool_cnt = 0; 
  static uint16_t heat_cnt = 0;
    
//  pid.Autotune_Cnt ++; //計(jì)數(shù)
  
  
  if((pid.Pv_position == UP) && (pid.Pv < pid.Sv)) 
 ? ?{
 ? ? ? ?cool_cnt ++;
 ? ? ? ?if(cool_cnt >= 3) //連續(xù)三次都越過，則說明真的越過了
    {
      pid.Pv_position = DOWN; //標(biāo)記當(dāng)前在下方了
      pid.Zero_Across_Cnt ++;  //標(biāo)記穿越一次
      cool_cnt = 0;
    }
  }
  else if((pid.Pv_position == DOWN)&&(pid.Pv > pid.Sv))//剛才在下方，現(xiàn)在在上方
  {
    heat_cnt++;
    if(heat_cnt >= 3) //連續(xù)三次都越過，則說明真的越過了
    {
      pid.Pv_position = UP;  //標(biāo)記當(dāng)前在下方了
      pid.Zero_Across_Cnt ++;  //標(biāo)記穿越一次
      heat_cnt = 0;
    }    
  }
  

實(shí)現(xiàn)模糊控制的核心代碼：

 ecFuzzy[1] = 1.0 - ecFuzzy[0];  
 /*********查詢模糊規(guī)則表*********/   
 num =  KpRule[pe][pec]; 
 KpFuzzy[num] += (eFuzzy[0]*ecFuzzy[0]); 
 num =  KpRule[pe][pec+1];  
 KpFuzzy[num] += (eFuzzy[0]*ecFuzzy[1]); 
 num =KpRule[pe+1][pec]; 
 KpFuzzy[num] += (eFuzzy[1]*ecFuzzy[0]);   
 num =  KpRule[pe+1][pec+1]; 
 KpFuzzy[num] += (eFuzzy[1]*ecFuzzy[1]); 
 /*********加權(quán)平均法解模糊*********/  
 Kp_calcu  =  KpFuzzy[0]*kpRule[0] +KpFuzzy[1]*kpRule[1]+ 
              KpFuzzy[2]*kpRule[2] +KpFuzzy[3]*kpRule[3]+ 
              KpFuzzy[4]*kpRule[4] +KpFuzzy[5]*kpRule[5]+ 
              +KpFuzzy[6]*kpRule[6];  


  printf(" %f,%f,%d,%d,kp = %f
", err, errchange, pe, pec, Kp_calcu);
 return(Kp_calcu);

實(shí)物展示

無刷電機(jī)控制：

整體定位控制：

審核編輯：湯梓紅