李贤喆，江 兵，王 强，李轩恺

(南京邮电大学自动化学院，江苏南京 210023)

模糊PID控制在轮式机器人直立系统中的应用

李贤喆，江 兵，王 强，李轩恺

(南京邮电大学自动化学院，江苏南京 210023)

轮式直立机器人具有结构简单、可控性强、行进速度快、控制灵活、低成本等特点，广泛运用于需要按预定路径进行移动的机器人中。依据对轮式机器人建模得出直立状态下车轮加速度的控制算法，设计模糊PID自整定控制器的隶属度关系及模糊规则表，用Simulink仿真比较，表明模糊后的PID自整定算法明显优于常规的PID算法。将两种算法实际运用于机器人直立控制过程，测量直立状态下的z轴角加速度放大1 000倍后的输出曲线，计算出经过模糊化后的方差缩小了73.4%，极差缩小了67.5%，综合性能提高了3倍。结果表明，模糊自整定后的直立控制效果明显优于常规PID。

模糊控制;轮式机器人;直立控制;Simulink仿真;PID

0 引言

机器人通常依靠运行预先编排的程序或者制定以人工智能为核心的行动规则来实现其自动检测、工作的需求。而在机器人中，又以轮式机器人的应用最为广泛［1］。轮式机器人的直立过程是一个典型的非线性、多变量、强耦合、自然不稳定的复杂动态系统，具有极大的非线性、大滞后特征。

常规PID线性控制器针对不同的控制对象，调整相应的比例、积分、微分参数，便可以获得良好的控制效果。但是常规PID控制器要在工作点附近才能实现良好的控制，当出现较大扰动或者控制对象出现难以调和的非线性因素时，控制性会变弱，甚至失去控制。……