，處理模塊54控制關(guān)節(jié)電機 驅(qū)動該仿生機器魚關(guān)節(jié)，并使該仿生機器魚關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)矩達到PID控制獲得的轉(zhuǎn)矩M，從而實 現(xiàn)對機器魚關(guān)節(jié)的位置跟隨；后續(xù)的，模糊控制模塊52利用模糊控制器，對關(guān)節(jié)電機當前 輸出的功率Pm和所述仿生機器魚關(guān)節(jié)當前的第一角度0進行模糊控制，獲得調(diào)整后的比 例系數(shù)KP'，PID控制模塊53根據(jù)所述調(diào)整后的比例系數(shù)KP'，對獲取模塊51當前獲得的差 值error再次進行PID控制，獲得標準轉(zhuǎn)矩M;處理模塊54再次控制關(guān)節(jié)電機繼續(xù)對仿生 機器魚關(guān)節(jié)進行驅(qū)動，并使所述仿生機器魚關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)矩達到所述標準轉(zhuǎn)矩；之后重復(fù)執(zhí)行 上述步驟，從而對有PID控制器的比例系數(shù)進行動態(tài)調(diào)整的同時，對仿生機器魚關(guān)節(jié)進行 動態(tài)控制，提高推進效率。
[0073] 具體的，在圖5所示實施方式的基礎(chǔ)上，模糊控制模塊52具體可以包括：
[0074] 處理單元，用于利用預(yù)先建立的模糊控制器，對所述功率Pm和所述第一角度0進 行模糊控制處理，獲得調(diào)整比例系數(shù)AKP;
[0075] 第一疊加單元，用于將所述調(diào)整比例系數(shù)A KP和當前PID控制的比例系數(shù)KP進行 疊加處理，獲得調(diào)整后的比例系數(shù)KP'。
[0076] 其中，KP表示當前PID控制器中比例控制器的比例系數(shù)，需要說明的是，本方案中 采用到反饋和循環(huán)計算，舉例來說，在第一時刻下，對第一時刻下PID控制器的比例系數(shù)KP 調(diào)整后，獲得第一時刻下調(diào)整后的比例系數(shù)KP'，相應(yīng)的，在第一時刻后的下一時刻的模糊 控制計算中，第一時刻調(diào)整后獲得的比例系數(shù)KP'，在第一時刻后的下一時刻下，則作為該 時刻下當前的比例系數(shù)KP。
[0077] 本實施方式中，利用模糊控制器，對機器魚的關(guān)節(jié)輸出角度與關(guān)節(jié)電機輸出的功 率進行模糊控制，輸出關(guān)節(jié)剛度的改變值為作為調(diào)整比例系數(shù)AKP，對當前的比例系數(shù)進 行調(diào)整，使模糊控制的輸入輸出量具備易觀測的優(yōu)點。
[0078] 進一步的，為了提高模糊控制的準確性，需要對模糊控制中各變量的隸屬函數(shù)進 行設(shè)定。相應(yīng)的，在上一實施方式的基礎(chǔ)上，所述處理單元包括：
[0079] 第一輸入變量子單元，用于將功率Pm作為所述模糊控制器的第一輸入變量，所 述第一輸入變量的隸屬函數(shù)包括第一N函數(shù)和第一Z函數(shù)，其中，所述第一N函數(shù)的類型 為trimf，參數(shù)為[Pmin，Pmin，Pmin/2];所述第一Z函數(shù)的類型為trmf，參數(shù)為[Pmin， Pmin/2,0]；
[0080] 第二輸入變量子單元，用于將第一角度0作為所述模糊控制器的第二輸入變量， 所述第二輸入變量的隸屬函數(shù)包括第二N函數(shù)、第二Z函數(shù)和P函數(shù)，其中，所述第二N函 數(shù)的類型為trimf，參數(shù)為[-0 f，- 0f，0];所述第二Z函數(shù)的類型為trimf，參數(shù)為[-0 f， 0，Qf];所述P函數(shù)的的類型為trimf，參數(shù)為[0，0 f，9 f];
[0081] 輸出變量子單元，用于將調(diào)整比例系數(shù)AKP作為所述模糊控制器的輸出變量，所 述輸出變量的隸屬函數(shù)包括第三Z函數(shù)、PS函數(shù)和PB函數(shù)，其中，第三Z函數(shù)的類型為 trimf，參數(shù)為[0,0? 5*KP，0. 8*KP];PS函數(shù)的類型為trimf，參數(shù)為[0? 25*KP，0. 75*KP，KP]; PB函數(shù)的的類型為smf，參數(shù)為[0. 625*KP，KP];
[0082] 處理子單元，用于根據(jù)當前的功率Pm和第一角度0的隸屬函數(shù)、以及所述模糊控 制器的模糊控制表，獲得所述調(diào)整比例系數(shù)AKP。
[0083] 其中，關(guān)節(jié)電機的最小功率值Pmin是指功率絕對值最大時關(guān)節(jié)電機的負功率。 在上述各隸屬函數(shù)中，P函數(shù)表示正方向的偏差（Positive)，N函數(shù)表示負方向的偏差 (Negative)，PS函數(shù)表示正方向小的偏差（PositiveSmall)，PB函數(shù)表示正方向大的偏差 (PositiveBig)，Z函數(shù)表示近似等于零的偏差（Zero)。
[0084] 本實施方式中，利用隸屬函數(shù)能有效區(qū)分模糊控制中，不同的輸入變量與輸出變 量所屬的類型，從而更加精確地實現(xiàn)模糊控制。
[0085] 進一步具體的，在模糊控制中，為了獲得模糊控制的輸出變量，還需要建立相應(yīng)的 豐旲糊控制表，以提尚機器魚關(guān)節(jié)的推進效率。相應(yīng)的，在如述實施方式的基礎(chǔ)上，所述處理 子單元，具體用于若當前的功率Pn隸屬所述第一N函數(shù)，且當前的第一角度0隸屬所述P 函數(shù)，則所述調(diào)整比例系數(shù)△KP隸屬所述PS函數(shù)；若當前的功率Pn隸屬所述第一N函數(shù)， 且當前的第一角度9隸屬所述第二N函數(shù)，則所述調(diào)整比例系數(shù)AKP隸屬所述PS函數(shù)； 若當前的功率Pm隸屬所述第一N函數(shù)，且當前的第一角度0隸屬所述第二Z函數(shù)，則所述 調(diào)整比例系數(shù)AKP隸屬所述PB函數(shù)；若當前的功率Pm隸屬所述第一Z函數(shù)，且當前的第 一角度9隸屬所述P函數(shù)，則所述調(diào)整比例系數(shù)AKP隸屬所述第三Z函數(shù)；若當前的功率 Pm隸屬所述第一Z函數(shù)，且當前的第一角度0隸屬所述第二N函數(shù)，則所述調(diào)整比例系數(shù) AKP隸屬所述第三Z函數(shù)；若當前的功率Pm隸屬所述第一Z函數(shù)，且當前的第一角度0隸 屬所述第二Z函數(shù)，則所述調(diào)整比例系數(shù)AKP隸屬所述PS函數(shù)。
[0086] 本實施方式中，利用模糊控制表對機器魚進行變剛度控制，能改善機器魚的推進 效率。
[0087] 具體的，獲得調(diào)整后的比例系數(shù)后，根據(jù)所述調(diào)整后的比例系數(shù)，對差值error進 行PID控制。相應(yīng)的，在前述任一實施方式的基礎(chǔ)上，PID控制模塊53具體可以包括：
[0088] 比例控制單元，用于根據(jù)調(diào)整后的比例系數(shù)，對所述差值error進行比例控制，獲 得第一輸出信號；
[0089] 積分控制單元，用于對所述差值error進行積分控制，獲得第二輸出信號；
[0090] 微分控制單元，用于對所述差值error進行微分控制，獲得第三輸出信號；
[0091] 第二疊加單元，用于對所述第一輸出信號、所述第二輸出信號和所述第三輸出信 號進行疊加處理，獲得所述標準轉(zhuǎn)矩。
[0092] 具體的，將模糊控制器施加在PID控制器上，將模糊控制器與PID控制器結(jié)合，提 高仿生機器魚的推動效率。其中，PID控制算法較成熟且易調(diào)節(jié)，相對于機器魚模型的剛 度為固定值，要得到剛度變化規(guī)律與輸入?yún)?shù)之間的完整函數(shù)表達式比較困難，而模糊控 制器的控制方法不需要精確的函數(shù)表達式，故采用模糊控制器來控制機器魚關(guān)節(jié)剛度的改 變，有效提尚推進效率。
[0093] 本實施例提供的仿生機器魚關(guān)節(jié)的控制裝置，根據(jù)仿生機器魚的關(guān)節(jié)角度和用于 驅(qū)動機器魚關(guān)鍵的關(guān)節(jié)電機的輸出功率，通過模糊控制的方法，對PID控制器的比例控制 系數(shù)進行動態(tài)調(diào)整，從而實現(xiàn)對機器魚進行變剛度控制，提高機器魚的推進效率。
[0094] 所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可以清楚地了解到，為描述的方便和簡潔，上述描述的裝置 的具體工作過程，可以參考前述方法實施例中的對應(yīng)過程，在此不再贅述。
[0095] 本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解：實現(xiàn)上述各方法實施例的全部或部分步驟可以通 過程序指令相關(guān)的硬件來完成。前述的程序可以存儲于一計算機可讀取存儲介質(zhì)中。該程 序在執(zhí)行時，執(zhí)行包括上述各方法實施例的步驟；而前述的存儲介質(zhì)包括：ROM、RAM、磁碟 或者光盤等各種可以存儲程序代碼的介質(zhì)。
[0096] 最后應(yīng)說明的是：以上各實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制； 盡管參照前述各實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解：其 依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術(shù)特征 進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技 術(shù)方案的范圍。
【主權(quán)項】
1. 一種仿生機器魚關(guān)節(jié)的控制方法，其特征在于，包括： 獲取仿生機器魚關(guān)節(jié)當前的第一角度0與預(yù)設(shè)的第二角度9 $之間的差值error; 根據(jù)關(guān)節(jié)電機當前輸出的功率Pni和所述仿生機器魚關(guān)節(jié)當前的第一角度9，利用模 糊控制器，對比例-積分-微分PID控制器當前的比例系數(shù)進行調(diào)整，獲得調(diào)整后的比例系 數(shù)，所述關(guān)節(jié)電機用于驅(qū)動所述仿生機器魚關(guān)節(jié)； 根據(jù)所述調(diào)整后的比例系數(shù)，對所述差值error進行PID控制，獲得標準轉(zhuǎn)矩； 控制所述關(guān)節(jié)電機對所述仿生機器魚關(guān)節(jié)進行驅(qū)動，以使所述仿生機器魚關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)矩 為所述標準轉(zhuǎn)矩，并再次執(zhí)行所述獲取仿生機器魚關(guān)節(jié)當前的第一角度9與預(yù)設(shè)的第二 角度Q $之間的差值error的步驟。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)關(guān)節(jié)電機