球形机器人姿态模糊PID控制研究

摘要

Based on the anaIysis of turning movement of Iarge-size sphericaI robot,controI ing the sphericaI robot posture is pro-posed to controI the turning radius of sphericaI robot.The dynamics modeI of posture adjustment is estabIished and the motion characteristicsis anaIyzedby simuIation.The PID controI strategy is used to simuIation to find the the satisfactory per-formance indicators and the features is anaIyzed.According to the characteristics of the actuator actuaI controI,the Fuzzy PID controI aIgorithm is proposed,and the two aIgorithms are anaIyzed and compared in simuIation and experiment.The re-suIts of simuIation and experimentaI showed that Fuzzy PID controI aIgorithm has a positive effect to the sphericaI robot posture adjust controI.%论文尝试研制一种大尺寸球形机器人姿态控制问题，其中利用模糊PID控制算法初步解决了球形机器人的平衡及运动控制的问题。论文在大尺寸球形机器人转弯运动分析基础上，提出通过控制球形机器人姿态来控制球形机器人转弯半径的方法，建立姿态调整的动力学模型，并进行仿真分析及其运动特性分析，并针对球形机器人的控制问题，提出了相应的控制策略。通过对动力学模型的传递函数进行控制分析，找到使系统达到满意的性能指标。根据实际控制中执行机构特点，提出了一种改进的PID控制模糊PID控制算法，并进行了试验研究。通过仿真与试验表明：模糊PID控制算法对球形机器人姿态调整控制有良好效果，使该算法在外界地形保持不变时能够较好的适应该地形，并实现控制要求。