高精度电动舵机模糊自适应控制器设计
智能船舶自动舵系统自适应模糊输出反馈控制
李铁山（ 通信作者） ，男，博士，教授，主要
从事非线 性 系 统 智 能 控 制 理 论 与 应 用 研 究．
ｔｉｅｓｈａｎｌｉ＠ １２６．ｃｏｍ
１ 大连海事大学 航海学院，大连，１１６０２６
２ 电子科技大学 自动化工程学院，成都，６１１７３１
控制精度，因此，自动舵系统的控制器设计还应考虑系统的指定性能
中图分类号 ＴＰ２７３ ２
文献标志码 Ａ
０ 引言
自动舵是智能船舶最重要的操控系统之一，在船舶的航行安全、
能源成本和船员的劳动强度等方面起着重要的作用．智能船舶运动具
有大时滞、大惯性、强非线性等特点，同时由于航行条件变化和环境
干扰等问题使得船舶运动模型具有严重的不确定性． 因此，自动舵算
法设计，即智能船舶航向控制，成为船舶控制领域中的难点和热点问
题 ［１⁃２］ ． 近年来，智能船舶航向控制研究取得了丰富的成果 ［３⁃５］ ． 现有
大多数研究基于状态反馈方法，即控制设计所需的系统状态信息全
部已知．船舶航行中，载况、航速和外扰等变化不仅会带来模型不确定
性问题，同时还给传感器量测造成困难，再加上传感器本身存在测量
噪声，将带来某些状态信息不可测问题，如自动舵系统仅能测量航向
角信息，而很难得到回转角速度信息，这时应引入状态观测器来获得
控制器设计时所需要的回转角速度信息 ［６］ ． 此外，智能船舶的自动舵
系统存在输入饱和现象，而且饱和非线性问题在控制器设计时是不
可避免的，主要表现为舵角受限，这就意味着控制器设计时需要补偿
输入饱和带来的信号不匹配问题．为减少频繁的无效操舵导致舵机过
æ １ö
系统的输入和输出，ｆ（ ｘ ２ ） ＝ ç － ÷ Ｈ（ ｘ ２ ） 显然是一
基于模糊控制的船舶舵机系统的设计与实现
基于模糊控制的船舶舵机系统的设计与实现船舶舵机是船舶操纵系统中的重要组成部分，它负责控制船舶舵角，使船舶朝着预期的航向行驶。
舵机系统的精确控制对船舶的平稳航行和安全运行至关重要。
然而，舵机系统的设计与实现存在难点，主要表现在模糊控制难以有效处理模糊和复杂的船舶运动状态及环境因素，常规PID控制很难满足复杂的控制要求等方面。
在这种情况下，基于模糊控制的舵机系统设计成为研究的热点之一。
一、舵机系统的基本原理与分类船舶舵机系统通过控制舵轮位置或角度，调整结构上的后代力矩和舵片受水动力的大小及方向，从而改变船舶的航向。
舵机系统可根据不同控制对象分为主机舵机系统、螺旋桨舵机系统、操纵桥式舵机系统等。
其中主机舵机系统是指通过控制主机推进器和螺旋桨转速来调整船舶的航向。
螺旋桨舵机系统是指通过控制螺旋桨方向盘来调整螺旋桨叶片的角度，从而改变推进器受水面阻力的大小和方向。
操纵桥式舵机系统则是指通过人员在操纵桥控制室中操作舵机操纵杆，直接控制船舶舵轮转动，从而改变船舶航向。
本文将以操纵桥式舵机系统为例，探讨基于模糊控制的舵机系统的设计与实现。
二、基于模糊控制的船舶舵机系统的设计模糊控制是一种基于人类模糊经验和智慧的控制方法，能有效处理模糊和不确定的控制环境下的问题。
在设计舵机系统的控制器时，可以考虑使用模糊控制器来提高系统对复杂、不确定的环境的适应性和容错性。
1. 模糊控制器的基本构建模糊控制器通常包含模糊化子系统、知识库和推理机三个组成部分。
其中，模糊化子系统将输入值转换为模糊量，知识库存储着运算关系，推理机通过解析事实并运用规则来求取输出值。
2. 舵机系统的设计步骤在设计舵机系统的模糊控制器时，需要遵循如下步骤：(1) 绘制摆线图，确定模糊量与控制量之间的关系。
摆线图可反映输入量和输出量之间的对应关系，可以确定模糊量与控制量之间的映射关系。
(2) 设计模糊化子系统，将输入值转换为模糊量。
将输入信号的取值范围通过模糊化函数映射到隶属度函数上，来表示输入信号所属于的模糊集合。
基于模糊自适应PID高精度控制系统设计
ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｍｅｅｔｓ ｔｈｅ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｏｆ ｈｉｇｈ ａｃｃｕｒａｃｙ ａｎｄ ｈｉｇｈｌｙ ｓｔａ ｂ ｉｌｉｔｙ ｉｎ ｐｏｓｉｔｉｏｎ ｗｅｌ１． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｍ ｏｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ；ｄｅｃｏｕｐｌｉｎｇ ｋｉｎｅｍａｔ ｉｃｓ ｍ ｏｄｅｌ；ｆｕｚｚｙ ａｄａｐｔ ｉｖｅ ＰＩＤ ；ｐｏｓｉｔ ｉｏｎｉｎｇ ａｃｃｕｒａｃｙ
一
１３ —
迫 札 再粒 制 应 用 ２０１６，４３（２）
Ａ ｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｓｏｌｖｅ ｔｈｅ ｉｓｓｕｅ ｏｆ ｌｏｗ ａｃｃｕｒａｃｙ， ｐｏｏｒ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｌｏｗ ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｔＷＯ— ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｍｏｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ ｐｌａｔｆｏｒｍ ｉｎ ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ， ａ ｍｏｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｆｕｚｚｙ ａｄａｐｔｉｖｅ ＰＩＤ ｗａｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ． Ｄｅｓｉｇｎｉｎｇ ｔｈｅ ｈａｒｄｗａｒｅ ｓｙｓｔｅｍ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ａｎｄ ｋｉｎｅｍａｔｉｃｓ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ，ａｎａ ｌｙｚｉｎｇ ｃｏｎｔｒｏｌ ｐｒ ｉｎｃｉｐｌｅ ａｎｄ ｒｕｌｅｓ ｏｆ ｆｕｚｚｙ ＰＩＤ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ．Ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅ，ｍａｋｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｆｕｚｚｙ ＰＩＤ ａｌｇｏｒ ｉｔｈｍ ｂｙ ＭＡＴＬＡＢ ａｎｄ ｇｅｔｓ ｔｈｅ ｓｔｅｐ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｃｕｒｖｅ ｏｆ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ． Ｔｅｓｔ ｓｈｏｗｓ： ｉｎ ｔｈｅ ｌｉｎｅｒ ａｎｄ ｃｉｒｃｕｌａｒ ｍｏｔｉｏｎ ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ ｅｘｐｅｒ ｉｍｅｎｔ， ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ
电动舵机模糊pd-常规pid复合控制器设计
照蛆电动舵机模糊PD一常规PI D复合控制器设计郭栋李朝富(中国空空导弹研究院，河南洛阳471000)嘲要目控制器是设计高性能电动舵机的关键。
建立了直流无刷电动舵机的数学模型，以此为基础设计了位置环模糊PD-常规PI D复夸控制系统，利用vc++6-o离线计算了模糊PD控制表，利用M adab／si m t l l i nk进行了仿真，仿真结果表明设计的电动舵枫发合控铆系统比仅采用P I D控制性能好，且工程可行洼好。
壕臻悯]元刷直流电动舵机；位显环控制；模糊PD一常规PI D复合控制；计算机仿真近年来，随着直流无刷电机和数字信号处理电路在电动舵机上的应用，电动舵机的输出力矩、抗负载能力、频率响应等指标有了很大提高，而好的控制律对充分发挥数字电动舵机的性能非常重要。
模糊控制作为一种非线性控制，可以离线计算，在线运行的计算量小，且控制性能较好，越来越受到人们的关注。
本文建立了无刷直流电动舵机的数学模型，根据无刷直流电动舵机的特性设计了位置环模糊PD一常规PI D复合控制器，进行了仿真分析，并讨论了该复合控制器的工程可行性。
1电动舵机执行机构的数学模型1．1无刷直流电机建模直流无刷电机线性化模型框图如图1：L，图1直流无刷电机线陛比陵型图1中，￡。
为电机电枢等效电感，R。
为电枢等效电阻，e。
为反电动势，i。
为电机电流。
假设负载为0，可以得到电机转速∞。
(S)和电机电压乩(s)之间的传递函数：型。
㈣：!丛。
…哪’(＼郴LⅡxA。
／tS2+急肆l～12无刷直流电动舵机拙行机构的数学模型电动舵机减速机构的减速比可认为是常数。
在实际应用中，执行机构的有些非线陛不可忽略。
电机输入电压有电压限幅，电机电枢电流有电流限幅，相当于电机有电压饱和及电流饱和非线I生；减速机构结构件之间有间隙，间隙会使舵机动态性能变坏，必须考虑间隙非线I生；减速机构的结构件之间还有摩擦作用，有时还人为加入摩擦，摩擦非线性也必氛考虑。
在模型中加入这些非线性因素后，带负载的执行机构模型框图如图2：图2电机+摘§l鲥讲矧莫型框图2直流无刷电动舵机的位置环复合模糊控制器设计只利用模糊控制器进行系统控制，往往不能满足控制对象的所有指标(尤其是在控制底层)，本文采用了模糊控制和常规P I D控制综合，在偏差比较小时采用常规PID控制，偏差比较大时采用模糊P D控制。
模糊自适应PID 控制器的设计
收稿日期:2006-09-29作者简介:曾喜娟(1975—),女(汉),福建莆田人,黎明职业大学电子工程系助教,主要从事电子及电气自动化方面的研究。
文章编号:1008—8075(2007)01—0031—04・科技研究・模糊自适应PID 控制器的设计曾喜娟(黎明职业大学电子工程系 福建 泉州 362000)摘要:基于模糊自适应控制理论,设计了一种模糊自适应PID 控制器,具体介绍了这种PID 控制器的控制特点及参数设计规则,实现PID 控制器的在线自整定和自调整。
通过matlab 软件进行实例仿真表明,这种模糊自适应PID 控制器比常规PID 控制器具有超调量小,调节时间短,提高控制系统实时性和抗干扰能力。
关键词:模糊控制;自适应PID 控制器;matlab 中图分类号:TM57116 文献标识码:A1 引言当前绝大多数的生产过程的自动控制系统装置,不论是气动的、电动的、液动的,它们具有的控制规律都是比例、积分和微分规律(即PID 控制规律)。
PID 控制器原理简单,使用方便,适应力强,具有很强的鲁棒性,即其控制品质对受控对象特性变化不敏感,所以无需频繁的改变控制器的参数。
在实际工业控制过程中经常会碰到大滞后、时变、非线性的复杂系统。
其中,有的参数未知或缓慢变化;有的存在滞后和随机干扰;有的无法获得精确的数学模型。
传统PID 控制方法一般适用于小滞后的过程,按一定的控制性能要求,整定出一组固定的P 、I 、D 调节参数,这样的控制往往是动态和静态性能的一种折中,不能很好的解决动态和静态性能之间矛盾及跟踪设定值与抑制扰动之间的矛盾,系统控制效能不能达到最佳〔1〕。
模糊控制器是近年来发展起来的新型控制器,其特点是不要求掌握受控对象的精确数学模型,而根据人工智能的方法将操作人员的调整经验作为知识存入计算机,根据控制系统的实际响应情况,运用模糊推理的方法,自动实现对PID 参数的最佳调整。
模糊自适应PID 将模糊控制和PID 控制两者结合起来,扬长避短,既具有模糊控制灵活且适应性强的优点,又具有PID 控制精度高的特点,是实现系统的最佳控制的一种有效途径。
基于模糊自适应的连续整定PID舵机控制器
第40卷第4期探测与控制学报V。
）40N。
.4 2018年8月JournalofDetection&Control Aug.2018基于模糊自适应的连续整定P I D舵机控制器张展华，桂延宁，周彬，王发林(机电动态控制重点实验室，陕西西安710065)@要：针对现有的二维弹道修正弹电动舵机系统响应速度慢、适应能力差等缺点，提出了基于模糊自适应的连续整定P ID舵机控制器。
该控制器在模糊自适应控制的基础上，通过对模糊控制曲面的3次曲面拟合得到连续的控制函数，并以此控制函数连续的调解整定H D参数，输出对应连续变化的控制信号，调节舵机的转角进而控制弹道偏向。
通过M atlab仿真证明，基于模糊自适应的连续整定P ID舵机控制器与现有的模糊自适应P ID及经典P ID舵机控制器相比，具有更好的动态响应和适应能力，且其计算量相对于连续论域的模糊自适应P ID控制器来讲更少，更适合在高实时性要求的二维弹道修正弹上应用。
关键词：弹道修正弹；电动舵机控制器（莫糊自适应（三次曲面拟合；连续整定PID中图分类号：T J410.2文献标志码：A文章编号：1008-1194(2018)04-0073-07Electromechanical Actuator Continuous Setting PIDController Based on Fuzzy Adaptive ControlZHANGZhanhua, GUIYanning, ZHOUBin, WANGFalin(Science and Technology i Electr'mechanicat Dynamic C'ntrot Laboratory,Xian710065? China)A b stract：Aiming at the problem that the electromechanical actuators using traditiontcorrection projectile is often accompanied with low response time and bad self-adaptation,a continu troller based on fuzzy adaptive control was presented.This controller used cubic surface to fit ol the luzzy adaptive control and took the lunction ol the cubic surface as control lunction rameters,then put the continuous control signal to steer the electromechanical actuator,finally ch the trajectory correction projectile.TheMatlab simulation result showed the continuous setting PID controller based onfuzzy adaptive control could visibly improve the dynamic response and enhance the adaptabil with the PID controller and fuzzy adaptive PID controller.Besides,the computation complexi PID controller based on fuzzy adaptive control was lower than fuzzy adaptive PID controller used on the trajectory correction projectile which required high real-time task.K e y w o r d s:trajectory correction projectiles;electromechanical actuator controller；fuzzy adaptive control；cubicsurface fitting；continuous setting PID0引言在二维弹道修正弹的修正系统中，电动舵机作 为修正执行机构是整个系统中不可或缺的一部分，电动舵机的响应速度和稳态精度等指标会直接影响 二维弹道修正弹的修正能力，因此电动舵机控制器 的设计至关重要。
深弹舵机电动加载系统的滑模模糊自适应控制研究
１ 引言
深 弹 舵 机 加 载 系 统 是 深 弹 仿 真试 验 系 统 重 要 组 成 部 分 ，用 于 模 拟 深 弹 舵 面 所 受 到惯 性 力 矩 、 阻尼 力 矩 、干 扰 力 矩 和 流 体动 力 所 产 生 的 铰 链 力 矩 ，全 面 检 测 和 验 证 舵 机 系 统在 负 载 作 用 下 的 动
Ｒ ｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｌｄｉ ｏ ｚ ｙ Ａ ｄ ｐｉ ｅ Ｃｏ ｔ ｏ ｎ Ｅｌ ｃ ｒ ｍ ｏ ｉ ｅ ｓ ａ ｃ ｎ Ｓ ｉ ｎｇ Ｍ ｄｅＦｕ ｚ ａ ｖ ｎ ｒ ｌ ｅ ｔ ｏ ｉ ｔｖ
Ｐｏ ｅ ｏ ｄ‘ ｇ １ ｒＡｃ ｕａ ｏ ｆＤ． ｍ ｂ ｗ ｒｌ ａ ｌｎ ． ｔ ｔ ｒ ｏ ｂｏ ｉ ． ０
不 仅改 善 了舵机 电动 加载 系统 的跟 踪 精度 ，而且 还有 效 地消 除外 界干 扰 、抑制 抖振 ，具 有很 强 的鲁棒 性 。
关键 词 ： 电动 力加载 系统 滑 模控 制 模 糊控 制 自适应 控制
中 图 分 类 号 ： Ｔ ７ ５２ ３ Ｊ６ ．３ 文 献标 志码 ：Ａ １ ０ ８ ２２ １ ）６０ ２ —４ ０ ３４ ６ （０ ２０ ．０ ３０
ａｊ ｓｅ ｎ ｆｚｙｃ ｎｒｌｕｅ ｒ ｔ ｄ ｃｄｉｔ ｌ ｉｇｍｏ ｏ ｔ １Ｔ ｅ ｄｐｉｅｌｗ ｉｕｅ ｄｕｔ ｄｕｔｒ ｄ ｕｚ ｏ ｔ ｌｓ ｅｉ ｒ ｕｅ ｏｓｉ ｎ ｄ ｃｎｒ ． ｈ ａ ｔ ｓｄｔ ａｊｓ ａ ｏｒ ａ ｎｏ ｎ ｄ ｅ ｏ ａ ｖ ａ ｓ ｏ
自适应神经模糊双电位计零死区高精度舵机
自适应神经模糊双电位计零死区高精度舵机罗虎，贾瑞清（中国矿业大学机电与信息工程学院，北京100083）来稿日期：2020-01-04作者简介：罗虎，（1993-），男，重庆人，硕士研究生，主要研究方向：机电一体化嵌入式系统集成；贾瑞清，（1958-），男，山西人，博士研究生，博士生导师，教授，主要研究方向：机器人理论及应用1引言舵机是一种位置（角度）伺服的驱动器，适用于那些需要角度不断变化并可以保持的控制系统[1]。
目前，在高档遥控玩具，如飞机、潜艇模型，遥控机器人中已经得到了普遍应用。
同时舵机广泛应用于多关节机器人，玩具车船，直升机等，具有较好的可靠性和扩展性[2]。
传统的舵机控制方式是通过接收单片机或其他硬件产生的不同脉宽的PWM 波进行舵机输出转角的控制[3-4]。
其精度受控制器产生PWM 脉宽宽度的精度影响，同时还会带来由于依赖于PWM 发生器控制的扩展性问题，难以做到多个舵机串行控制；而采用的控制算法通常是经典PID ，这也使得舵机角度输出不稳定，震荡等问题难以解决[9-12]。
目前控制性和扩展性，最好的舵机产品之一是韩国ROBOTIS 系列舵机，可以单根控制线同时串联摘要：电子舵机的输出轴角位移反馈方式及控制算法直接影响舵机的性能和可控输出角度范围。
目前成熟的舵机控制方式是经典PID ，存在超调或稳定性差等缺点；采用单个微型电位计因其制造几何局限导致舵机可控闭环角度无法360°可控；采用绝对编码器或霍尔角度传感器进行角度全反馈又会带来静态稳定性差，体积大价格昂贵等弊端；基于此，提出自适应神经模糊算法控制，空间180°相位差互补全反馈的双电位计角度传感器的测量方法，实现舵机360°无死区输出；设计单总线协议和自适应神经模糊控制算法，增强舵机扩展性与稳定的控制性；制作了样机进行测试实验。
实验结果表明：自适应神经模糊双电位计角度传感器舵机具有很低的成本，以实现准确整周角位移输出，拥有无超调和稳定性好等优点。
自适应模糊PID控制器的设计和仿真_殷云华
殷云华, 等: 自适应模糊P ID 控制器的设计和仿真
(总第 33- 1007) · 9 7·
方法对 P ID 参数 K P、K D、K I 进行在线整定, 以满足 不同的误差 e 和误差变化率 ec 对控制器参数的不同 要求, 而使被控对象具有良好的动态、静态性能。 112 P ID 控制器参数自整定原则
比例系数K p 的作用在于加快系统的响应速度, 提高系统调节精度, K p 越大, 响应速度越快, 调节精 度越高, 但过大将产生超调, 甚至导致系统不稳定。 积分系数 K i 的作用在于消除系统稳态误差, K i 越 大, 静差消除越快, 但过大会产生积分饱和而引起较 大的超调。微分系数K d 影响系统的动态特性, K d 越 大, 越能抑制偏差变化, 但过大会延长调节时间, 降 低抗干扰能力。
31J iang x i J iuj iang P rof ession T echnology Institu te, J iuj iang 332007, C h ina)
Abstract: In the p ap er, ba sed on p a ram eter adap t ive fuzzy P ID con t ro ller, a fuzzy inference m ethod is u t ilized to rea lize au tom a t ic regu la t ing P ID p a ram eter, and the app lica t ion of the con t ro ller in som e system is stud ied w ith M A TLAB 1 T he resu lt s of sim u la t ion ind ica te tha t the con t ro ller g ives a good con t ro l p erfo rm ance and ha s a h igh reference va lue fo r fu rther app lica t ion s1
毕业设计(论文)-模糊自适应pid控制器设计[管理资料]
![毕业设计(论文)-模糊自适应pid控制器设计[管理资料]](https://img.taocdn.com/s3/m/003566eb6bd97f192379e928.png)
模糊自整定PID控制器设计摘要本文主要研究的是有关模糊自整定PID控制器的设计与仿真，其中涉及到模糊控制，PID控制器，参数自整定三个领域的相关内容。
首先，我们先讨论了模糊控制的原理，历史和它的发展趋势，然后介绍了常规PID控制器和自整定算法的一些内容，最后，结合上述两种控制器的优点，设计出一种基于模糊推理的参数自整定模糊PID控制器。
模糊控制器是把专家的PID参数整定经验总结成模糊控制规则，然后形成模糊控制查询表，模糊控制过程实际上就是一个查表的过程。
模糊控制对具有非线性，时变性，较大的随机干扰等不具有精确的数学模型的控制系统具有较好的控制效果。
而PID参数整定方法是最基本的也是最常用的方法被广泛的应用于各个领域。
将两者有效的结合形成的模糊自整定PID控制器，它的简单性和可实施性是现而易见的。
本文将这种模糊自整定PID控制器应用于带有时滞的二阶系统中并将其同Z-N整定方法，临界灵敏度等常规PID整定方法进行比较。
结果表明，这种控制算法的控制效果明显好于传统的方法。
关键词：模糊控制，PID控制，参数自整定，隶属函数Design of Fuzzy Self-tuning PID Controlle rAbstractIn this paper, the design and simulation of a self-turning fuzzy PID type controller is proposed. The fuzzy control, PID controller and parameters self-turning are described.Firstly, the principle, history and developing trend of fuzzy control are discussed. Secondly, the conventional PID controller and self-turning are introduced. Finally, a self-turning PID controller based on fuzzy inferences is designed by combining the advantages of first one with a second one.A fuzzy controller is built based on the expert’s experiences, then it is changed into an inquiry table. The process of the fuzzy control practically inquires the table. The fuzzy control is good at the inexactly mathematical model such as non-linear, time-variant systems and so on. PID self-turning is the basest and most-used. After attaining the PID self-turning to the fuzzy controller, it is obvious that this method is simple and feasible.In this paper, the fuzzy control PID controller is used to a two-order plus time delay system. Simulation results show that the algorithm has better performance than traditional methods.Keywords Fuzzy control, PID control, self-turning, membership function目录第一章绪论 (1) (1) (1) (2)PID控制算法的基本理论 (3)PID控制器参数整定 (4) (4)第二章模糊控制概述 (4) (4) (5) (5) (6) (9) (9) (10) (12) (16) (18) (19) (20) (22)第三章PID控制原理极其参数自整定概述 (23) (23) (24) (26) (29) (32)第四章模糊自整定PID控制器设计 (35) (35) (36)第五章仿真与分析 (46) (46) (46)小结 (51)第六章结束语 (52)谢辞 (53)参考文献 (54)第一章绪论PID控制是最早发展起来的控制策略之一，由于其算法简单，鲁棒性好和可靠性高，被广泛应用于工业过程控制，至今仍有90%控制回路具有PID结构。
模糊控制舵机
模糊控制舵机摘要：本文以模糊控制理论为基础，研究了舵机控制系统中的模糊控制方法。
通过分析舵机控制中的问题，设计了一种基于模糊控制的舵机控制系统，并对系统进行了仿真实验以验证其性能。
实验结果表明，该控制系统能够在不同的工作条件下实现舵机的精确控制。
第一章引言1.1 研究背景舵机在工业、军事和日常生活中广泛应用，具有位置控制、速度控制等重要功能。
舵机控制是舵机应用的核心，对于实现准确控制至关重要。
1.2 研究目的本文旨在研究模糊控制方法在舵机控制中的应用，设计一种有效的舵机控制系统，提高舵机的控制精度和性能。
第二章模糊控制原理2.1 模糊控制概述模糊控制是一种基于模糊逻辑推理的控制方法，通过对输入输出进行模糊化处理，设计一组模糊规则，从而实现对系统的控制。
2.2 模糊控制系统结构介绍模糊控制系统的结构，包括输入端、模糊化、模糊规则库、推理机制等。
2.3 模糊控制方法介绍常用的模糊控制方法，包括模糊PID控制、模糊自适应控制等。
第三章舵机控制系统设计3.1 系统框架设计舵机控制系统的总体框架，包括传感器采集、信号处理、模糊控制器、输出控制等。
3.2 输入参数的模糊化对舵机控制系统中的输入参数进行模糊化处理，将其转化为模糊变量。
3.3 模糊规则库的设计根据舵机控制系统的实际应用场景，设计模糊规则库，包括输入、输出和模糊化程度等。
第四章仿真实验和结果分析4.1 仿真平台搭建搭建舵机控制系统的仿真平台，包括硬件和软件环境。
4.2 实验设计设计舵机控制系统的实验方案，设置不同的工作条件和控制目标。
4.3 实验结果分析并比较不同实验条件下的控制效果，验证舵机控制系统的性能。
结论：通过本文的研究，基于模糊控制方法的舵机控制系统在不同的工作条件下能够实现舵机的精确控制。
模糊控制理论提供了一种有效的控制方法，在舵机控制中具有重要的应用前景。
未来的研究可以进一步优化舵机控制系统的性能，提高其稳定性和鲁棒性。
Abstract:This paper studies the fuzzy control method in the servo control system based on fuzzy control theory. By analyzing the problems in the servo control, a fuzzy control system based on fuzzy control is designed, and the performance of the system is verified through simulation experiments. The experimental results show that the control system can achieve accurate control of the servo under different working conditions.Chapter 1 Introduction1.1 Research backgroundServos are widely used in industry, military, and daily life, with important functions such as position control and speed control. Servo control is the core of servo applications and is crucial forachieving precise control.1.2 Research objectivesThe aim of this paper is to study the application of fuzzy control methods in servo control, design an effective servo control system, and improve the control accuracy and performance of the servo.Chapter 2 Fuzzy Control Principles2.1 Overview of fuzzy controlFuzzy control is a control method based on fuzzy logic reasoning. It uses fuzzyfication of inputs and outputs and designs a set of fuzzy rules to control the system.2.2 Fuzzy control system structureIntroduce the structure of fuzzy control system, including input, fuzzification, fuzzy rule base, inference mechanism, etc.2.3 Fuzzy control methodsIntroduce commonly used fuzzy control methods, including fuzzy PID control, fuzzy adaptive control, etc.Chapter 3 Servo Control System Design3.1 System frameworkDesign the overall framework of the servo control system, including sensor acquisition, signal processing, fuzzy controller, output control, etc.3.2 Fuzzyfication of input parametersFuzzyfy the input parameters of the servo control system and convert them into fuzzy variables.3.3 Design of fuzzy rule baseDesign the fuzzy rule base based on the actual application scenario of the servo control system, including input, output, and degree of fuzzification, etc.Chapter 4 Simulation experiments and result analysis4.1 Construction of simulation platformBuild a simulation platform for the servo control system, including hardware and software environments.4.2 Experimental designDesign the experimental scheme of the servo control system, set different working conditions and control goals.4.3 Experimental resultsAnalyze and compare the control effects under different experimental conditions, and verify the performance of the servo control system.Conclusion:Through the research in this paper, the servo control system based on fuzzy control method can achieve precise control of the servo under different working conditions. Fuzzy control theory provides an effective control method and has significant application prospects in servo control. Future research can further optimize theperformance of the servo control system, improve its stability and robustness.。
基于自适应模糊PID算法的舵机控制器研究的开题报告
基于自适应模糊PID算法的舵机控制器研究的开题报告一、研究背景舵机是一种能够精准控制角度的电机，广泛应用于机器人、无人机、航模等领域。
在实际应用中，舵机控制器的性能直接影响着系统的稳定性、精度和响应速度等因素。
目前，常用的控制器包括PID控制器、模糊控制器、自适应控制器等。
这些控制器各有优缺点，在不同场景下表现也不尽相同。
二、研究目的本研究旨在设计和实现一种基于自适应模糊PID算法的舵机控制器，以提高舵机系统的运动控制精度和稳定性。
具体研究内容包括：1. 基于自适应模糊PID算法的舵机控制器设计。
2. 系统建模与控制参数优化。
3. 硬件实现与实验验证。
三、研究意义本研究的意义在于：1. 提高舵机控制系统的运动控制精度和稳定性，为机器人、无人机、航模等领域的应用提供更可靠的控制解决方案。
2. 发掘自适应模糊PID控制算法的应用价值，推进控制理论的发展和应用。
3. 开拓舵机控制器的研究方向，为相关领域的研究提供参考和借鉴。
四、研究方法和技术路线本研究的主要研究方法是基于实验和理论相结合的方法，具体技术路线包括：1. 文献调研和相关技术的学习。
2. 舵机系统建模与控制参数优化。
3. 基于自适应模糊PID算法的舵机控制器设计与模拟验证。
4. 舵机控制器硬件实现和实验验证。
5. 系统性能测试与分析，结果验证与总结。
五、预期成果及工作计划本研究的预期成果包括：1. 基于自适应模糊PID算法的舵机控制器设计方案和完整的系统实现。
2. 系统性能测试数据和实验结果，验证和分析研究成果。
3. 相关技术文献和研究报告。
研究工作计划如下：第一年1. 系统建模与控制参数优化。
2. 自适应模糊PID算法研究与模拟验证。
第二年1. 舵机控制器硬件实现和系统集成。
2. 系统性能测试与数据分析。
第三年1. 结果验证与总结。
2. 报告撰写和论文发表。
六、参考文献1. 张三、李四、王五。
基于模糊PID算法的无人机舵机控制器设计[J]。
分析模糊自适应PID控制器的设计及应用
分析模糊自适应PID控制器的设计及应用基于目前模糊自适应PID控制器设计应用过程中存在的问题影响，文章分析了模糊自适应PID控制器设计应用现状与优化设计过程，并提出了设计技术作用于系统仿真方式方法，其目的是为相关建设者提供一些理论依据。
标签：模糊模型；PID控制器；MATLAB/Simulink环境；系统仿真分析0 引言随着我国市场经济发展进程的不断加快，工业建设用户对PID控制器的应用效果需求越来越大。
然而，传统的PID控制方式，已经不能满足参数整定要求。
针对这一问题，相关建设人员应从PID控制器设计应用现状出发，以优化模糊自适应PID控制器的设计过程，从而作用于实际环境下系统的仿真分析。
这是促进现代化经济建设背景下工业快速稳定发展的关键，相关建设人员应将其重视起来。
1 模糊自适应PID控制器设计应用现状PID控制已经被广泛应用于工业建设中，然而，传统的PID控制要想保证良好过程模型与在线寻找，比较困难，即使是插入测试信号，也会存在一定程度的干扰问题。
这种情况下，PID参数自整定在工业发展中就难以发挥出持续的自适应控制作用。
此外，PID控制器也不能区分干扰或是过程动态特性带来的影响。
由此可见，虽然PID控制的应用范围广，但因其自身限制，使得难以满足当前工业快速发展背景下的用戶需求。
在模糊控制方面，目前，其仍处在人工经验的基础上，这就使得对其得定义只能从广义角度出发。
即是以模糊理论、模糊语言以及推理作为基础控制方法的。
经实踐证实，其最大优势主要体现在适应性好，但其对输入量的处理是离散状态的。
这就意味着其无法进行积分或是消除误差操作[1]。
为此，相关建设人员应将现有的科学技术成果充分利用起来，以满足用户对模糊自适应PID控制器的设计应用需求。
2 模糊自适应PID控制系统设计过程首先，设计人员要明确模糊PID控制系统应用的性能要求。
即在目前控制系统建设规模不断扩大的情况下，PID控制器较强的自适应性存在难以实现参数整体问题。
电动舵机模糊自适应PID控制方法
（） ２
（） ３
控 制量 ，作 为 速 度 环 的 给定 。系 统 采 用 双 闭 环 控
制 ，内环 为速 度环 ，采 用 Ｐ 控制 ，外 环为 位置 环 ， Ｉ 采用 模糊 ＰＤ控 制 。 Ｉ
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控制器便可实现其作用。而模糊控制对控制对象的
非线性 、时变性 等具 有 较强 的适 应 能力 ，灵 活 性 和 鲁棒 性较 好 ，并 且 控制 简单 。但在 模 糊 控制 的系统
模糊自适应PID控制器的设计及应用
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控制器结构 由于二维模糊控制器二个输入变量基本上都
选用了受控变 量 和 输 入 给 定 的 偏 差 & 和 偏 差 变 化
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控制系统 率 !!，能较严格地反映受控过程中输出变量的动 态特性， 控制效果比一维模糊控制器好得多， 另一 方面， 其结构又比三维模糊控制简单。因此， 本控制 器采用二维模糊控制器。 模 糊 自 适 应 !"# 控 制 系 统 主 要 由 参 数 可 调 整
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本控制器中，模糊推理采用最大最小合成法， 模糊量的清晰法采用重心法进行模糊推理决策， 计 算式
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试验结果图
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制相比， 由于模糊规则推理中蕴涵了人的经验和智 慧，系统各项性能指标明显优于普通 ,-$ 控制器， 从而取得了满意的系统动、 稳态性能。
基于模糊控制的智能竞速车舵机转向系统设计
基于模糊控制的智能竞速车舵机转向系统设计目前，汽车正向自动化、智能化方向发展，实现自动寻线行驶、自实现路径变化功能，并在可靠性基础上快速行驶，在工程及物流等实际生产中得到越来越多的应用。
竞速车模的设计开发，为车辆寻线行驶功能的实现提供了可借鉴的方案和方法。
本文对竞速车模舵机转向系统进行优化设计，提出了一种模糊控制的舵机转向控制方法。
各种控制方法分析目前，人们所采用的自动控制方法大致分为三种：经典控制、现代控制和智能控制。
经典控制是人们常用的控制方法，是以传递函数为基础实现的。
一般的工业生产过程较多属于线性定常系统，故可以用经典控制方法来控制，经典控制方法最典型的就是pid控制方法[1-3]。
其调节品质取决于pid控制器各个参数的整定。
但是这种控制方法只能解决线性定常系统的控制问题。
现代控制理论可以解决时变系统的控制问题，在时变系统中，输入量和输出量的关系随时间的变化而变化。
故而现代控制理论在航空航天和军事上有很大的作用。
现代控制方法以状态方程为基础实现。
智能控制[4-5]是自动控制发展的高级阶段，是人工智能控制论、系统论和信息论的多种学科的高度综合与集成，是一门新的交叉前沿学科。
智能控制无需人的干预就能够独立驱动智能机器实现其目标的控制方法。
目前，智能控制技术，如神经元网络技术，模糊控制技术，遗传算法优化技术，专家控制系统，基于规则的仿人智能控制技术等已进入工程化和实用化。
控制方案的选取经典控制和现代控制，要求建立一套精确的数学模型，然而在实际应用中，有些复杂过程难以求取数学模型或根本无法求取其数学模型。
智能控制是利用人的经验来控制复杂过程的一种方法，并不断完善和发展。
模糊控制[6-8]是智能控制方法中的一种，智能竞速车采用模糊控制，有如下优点：(1)无需预先知道被控对象的精确数学模型。
(2)控制规则以人的经验总结表示，容易掌握。
(3)对被控。
基于模糊自适应的连续整定PID舵机控制器
基于模糊自适应的连续整定PID舵机控制器
张展华;桂延宁;周彬;王发林
【期刊名称】《探测与控制学报》
【年(卷),期】2018(040)004
【摘要】针对现有的二维弹道修正弹电动舵机系统响应速度慢、适应能力差等缺点,提出了基于模糊自适应的连续整定PID舵机控制器.该控制器在模糊自适应控制的基础上,通过对模糊控制曲面的3次曲面拟合得到连续的控制函数,并以此控制函数连续的调解整定PID参数,输出对应连续变化的控制信号,调节舵机的转角进而控制弹道偏向.通过Matlab仿真证明,基于模糊自适应的连续整定PID舵机控制器与现有的模糊自适应PID及经典PID舵机控制器相比,具有更好的动态响应和适应能力,且其计算量相对于连续论域的模糊自适应PID控制器来讲更少,更适合在高实时性要求的二维弹道修正弹上应用.
【总页数】7页(P73-79)
【作者】张展华;桂延宁;周彬;王发林
【作者单位】机电动态控制重点实验室,陕西西安 710065;机电动态控制重点实验室,陕西西安 710065;机电动态控制重点实验室,陕西西安 710065;机电动态控制重点实验室,陕西西安 710065
【正文语种】中文
【中图分类】TJ410.2
【相关文献】
1.基于模糊自适应整定PID的热处理炉温度控制 [J], 陈浩;段彩萍;叶灵杰
2.基于一种新的控制规则基础上的模糊自适应整定PID控制器的设计 [J], 郑重;刘云龙
3.基于模糊自适应整定PID控制的逆变电源的研究 [J], 张路;孙志毅;何秋生
4.基于模糊自适应整定PID控制的逆变电源的研究 [J], 张路;孙志毅;何秋生
5.模糊自适应PID控制器参数整定的研究 [J], 汤秀芬
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简单 、 靠性 高进 而 被 广 泛 应 用 于 伺 服 控制 系 统 中 ， 可 Ｕ 引 菁
传统 的 电动舵 机 多采 用 直 流 电机 ， 由于 直 流 电 但 机 中 存 在 电刷 和 换 向 器 ， 在 电 刷 引 致 的 发 热 、 声 、 存 噪
火花及 电弧 引起 的 射 频 干 扰 ， 行 环 境 受 到 限制 ； 运 受
第 ３ Ｏ卷
第 １期
ＶＯ１ Ｏ Ｎｏ ．３ ．１ Ｆｅ ０ｌ ｂ２ Ｏ
２ｌ Ｏ Ｏ年 ２月
高 精 度 电动 舵 机模 糊 自适 应 控 制 器 设 计
张 晓峰 杨 军 ， 小平 ， 祝
（ １西 北 工 业 大 学 航 天 学 院 ． 安 西
摘
７０ ７ ； １ ０ ２ ２西 北 工 业 大 学 无 人 机 研 究 所 ， 安 西
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了 Ｐ Ｄ控 制 和模 糊 控 制 的 优 点 ， 系 统 的 参 数 变 化 有 较 强 的 适 应 能 力 ， 其 适 合 于 数 学 模 型 未 知 、 线 性 和 Ｉ 对 尤 非 复 杂 的对 象 。通 过 在 位 置 环 上 设 计 的 模 糊 控 制 器 ， 对前 向 通 道 Ｐ Ｄ控 制 器 的参 数 进 行 优 化 和 调 整 。最 后 在非 线 性 舵 系统 模 型 上 仿 真 证 明 ， 动 态 特 性 优 于 传 统 的 Ｐ Ｄ控 制 ， 使 系统 具 有 较强 的鲁 棒 性 。 其 Ｉ 并 关 键 词 ： 动 舵 机 ； 糊 自适 应 控 制 ； 弹 舵 机 ； 电 模 导 自适 应 控 制 器
中 图分 类 号 ： Ｊ ６ ． ５ Ｔ ７ ０ ３ 文献标志码 ： Ａ
Ｄｅ ｉ ｎ ｏ ｚ ｙ Ａｄ ｐ ｉ ｅ Ｃｏ ｒ ｌｅ ｏ ｉ ｈ ｓ ｇ ｆ Ｆｕ ｚ ａ ｔｖ ｎｔ ｏ ｌｒ ｆ ｒ Ｈ ｇ
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