當前輸出的功率Pni和 所述仿生機器魚關節(jié)當前的第一角度9，利用模糊控制器，對PID控制器當前的比例系數 進行調整，獲得調整后的比例系數，包括： 利用預先建立的模糊控制器，對所述功率Pni和所述第一角度9進行模糊控制處理，獲 得調整比例系數AKp; 將所述調整比例系數A Kp和當前PID控制的比例系數K P進行疊加處理，獲得調整后的 比例系數KP'。3. 根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述利用預先建立的模糊控制器，對所述 功率Pni和所述第一角度0進行模糊控制處理，獲得調整比例系數AK P，包括： 將功率Pni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包括 第一 N函數和第一 Z函數，其中，所述第一 N函數的類型為trimf，參數為[Pmin，Pmin， Pmin/2];所述第一 Z函數的類型為trmf，參數為[Pmin，Pmin/2,0]; 將第一角度9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 數包括第二N函數、第二Z函數和P函數，其中，所述第二N函數的類型為trimf，參數為 [-0 f，- 0 f，0];所述第二Z函數的類型為trimf，參數為[-0 f，0，9 f];所述P函數的的類 型為 trimf，參數為[0，0f，9f]; 將調整比例系數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包 括第三Z函數、PS函數和PB函數，其中，第三Z函數的類型為trimf，參數為[0,0. 5*KP， 0? 8*KP] ;PS函數的類型為trimf，參數為[0? 25*KP，0. 75*KP，KP] ;PB函數的的類型為smf， 參數為[0. 625*KP，KP]; 根據當前的功率Pni和第一角度9的隸屬函數、以及所述模糊控制器的模糊控制表，獲 得所述調整比例系數A KP。4. 根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述根據當前的功率Pni和第一角度0的 隸屬函數、以及所述模糊控制器的模糊控制表，獲得所述調整比例系數A KP，包括： 若當前的功率Pni隸屬所述第一 N函數，且當前的第一角度0隸屬所述P函數，則所述 調整比例系數A Kp隸屬所述PS函數； 若當前的功率Pni隸屬所述第一 N函數，且當前的第一角度0隸屬所述第二N函數，則 所述調整比例系數A Kp隸屬所述PS函數； 若當前的功率Pni隸屬所述第一 N函數，且當前的第一角度0隸屬所述第二Z函數，則 所述調整比例系數A Kp隸屬所述PB函數； 若當前的功率Pni隸屬所述第一 Z函數，且當前的第一角度0隸屬所述P函數，則所述 調整比例系數A Kp隸屬所述第三Z函數； 若當前的功率Pni隸屬所述第一 Z函數，且當前的第一角度0隸屬所述第二N函數，則 所述調整比例系數A Kp隸屬所述第三Z函數； 若當前的功率Pni隸屬所述第一 Z函數，且當前的第一角度0隸屬所述第二Z函數，則 所述調整比例系數A Kp隸屬所述PS函數。5. 根據權利要求1-4中任一項所述的方法，其特征在于，所述根據所述調整后的比例 系數，對所述差值error進行PID控制，獲得標準轉矩，包括： 根據調整后的比例系數，對所述差值error進行比例控制，獲得第一輸出信號； 對所述差值error進行積分控制，獲得第二輸出信號； 對所述差值error進行微分控制，獲得第三輸出信號； 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 述標準轉矩。6. -種仿生機器魚關節(jié)的控制裝置，其特征在于，包括： 獲取模塊，用于獲取仿生機器魚關節(jié)當前的第一角度9與預設的第二角度9 $之間的 差值error ; 模糊控制模塊，用于根據關節(jié)電機當前輸出的功率Pni和所述仿生機器魚關節(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進行調整，獲 得調整后的比例系數，所述關節(jié)電機用于驅動所述仿生機器魚關節(jié)； PID控制模塊，用于根據所述調整后的比例系數，對所述差值error進行PID控制，獲得 標準轉矩； 處理模塊，用于控制所述關節(jié)電機對所述仿生機器魚關節(jié)進行驅動，以使所述仿生機 器魚關節(jié)的轉矩為所述標準轉矩，并指示所述獲取模塊再次執(zhí)行所述獲取仿生機器魚關節(jié) 當前的第一角度Q與預設的第二角度Q $之間的差值error的步驟。7. 根據權利要求6所述的裝置，其特征在于，所述模糊控制模塊包括： 處理單元，用于利用預先建立的模糊控制器，對所述功率Pni和所述第一角度0進行模 糊控制處理，獲得調整比例系數AKp; 第一疊加單元，用于將所述調整比例系數A Kp和當前PID控制的比例系數K P進行疊加 處理，獲得調整后的比例系數KP'。8. 根據權利要求7所述的裝置，其特征在于，所述處理單元包括： 第一輸入變量子單元，用于將功率Pni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包括第一 N函數和第一 Z函數，其中，所述第一 N函數的類型為trimf， 參數為[Pmin，Pmin，Pmin/2];所述第一 Z函數的類型為trmf，參數為[Pmin，Pmin/2,0]; 第二輸入變量子單元，用于將第一角度9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包括第二N函數、第二Z函數和P函數，其中，所述第二N函數的類 型為trimf，參數為[-0 f，- 9 f，0];所述第二Z函數的類型為trimf，參數為[-0 f，0, 0 f]; 所述P函數的的類型為trimf，參數為[0，0f，9f]; 輸出變量子單元，用于將調整比例系數A Kp作為所述模糊控制器的輸出變量，所述輸 出變量的隸屬函數包括第三Z函數、PS函數和PB函數，其中，第三Z函數的類型為trimf， 參數為[〇, 〇? 5*KP，0? 8*KP] ;PS 函數的類型為 trimf，參數為[0? 25*KP，0? 75*KP，KP] ;PB 函數 的的類型為smf，參數為[0. 625*KP，KP]; 處理子單元，用于根據當前的功率Pni和第一角度0的隸屬函數、以及所述模糊控制器 的模糊控制表，獲得所述調整比例系數A KP。9. 根據權利要求8所述的裝置，其特征在于， 所述處理子單元，具體用于若當前的功率Pni隸屬所述第一 N函數，且當前的第一角度 Q隸屬所述P函數，則所述調整比例系數A Kp隸屬所述PS函數；若當前的功率P n隸屬所 述第一 N函數，且當前的第一角度0隸屬所述第二N函數，則所述調整比例系數A Kp隸屬 所述PS函數；若當前的功率Pni隸屬所述第一 N函數，且當前的第一角度0隸屬所述第二Z 函數，則所述調整比例系數△ Kp隸屬所述PB函數；若當前的功率P n隸屬所述第一 Z函數， 且當前的第一角度9隸屬所述P函數，則所述調整比例系數A Kp隸屬所述第三Z函數；若 當前的功率Pni隸屬所述第一 Z函數，且當前的第一角度0隸屬所述第二N函數，則所述調 整比例系數A Kp隸屬所述第三Z函數；若當前的功率P "隸屬所述第一 Z函數，且當前的第 一角度9隸屬所述第二Z函數，則所述調整比例系數A Kp隸屬所述PS函數。10. 根據權利要求6-9中任一項所述的裝置，其特征在于，所述PID控制模塊包括： 比例控制單元，用于根據調整后的比例系數，對所述差值error進行比例控制，獲得第 一輸出信號； 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； 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； 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，獲得所述標準轉矩。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種仿生機器魚關節(jié)的控制方法及裝置，包括：獲取仿生機器魚關節(jié)當前的第一角度與預設的第二角度之間的差值；根據關節(jié)電機當前輸出的功率和所述仿生機器魚關節(jié)當前的第一角度，利用模糊控制器，對PID控制器當前的比例系數進行調整，獲得調整后的比例系數，所述關節(jié)電機用于驅動所述仿生機器魚關節(jié)；根據所述調整后的比例系數，對差值進行PID控制，獲得標準轉矩；控制所述關節(jié)電機對所述仿生機器魚關節(jié)進行驅動，以使所述仿生機器魚關節(jié)的轉矩為所述標準轉矩，并再次執(zhí)行獲取差值的步驟。通過本發(fā)明提供的方案，能夠提高機器魚的推進效率。
【IPC分類】G05B11/42, G05B13/02
【公開號】CN105022269
【申請?zhí)枴緾N201510409679
【發(fā)明人】徐東, 張少光, 劉敬猛, 王建華, 張靜, 黃倩
【申請人】北京航空航天大學
【公開日】2015年11月4日
【申請日】2015年7月13日