基于混合模糊PID控制的升沉补偿系统-机器人-中国科学院沈阳.PDF

第38 卷第4 期 机器人 ROBOT Vol.38, No.4 2016 年7 月 Jul., 2016 DOI ：10.13973/j.cnki.robot.2016.0402 基于混合模糊PID 控制的升沉补偿系统 12 1 1 1 1 陈 琦 ，李 伟 ，王晓辉 ，张奇峰 ，张 巍 （1. 中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室，辽宁 沈阳 110016； 2. 中国科学院大学，北京 100049） 摘 要：提出一种混合模糊PID 控制算法，并将其应用于采用电控液压绞车的升沉补偿控制系统，使水下机 器人在作业时不受母船升沉运动的影响．首先采用数字高通滤波器对惯性测量单元（IMU ）获得的数据进行处理， 计算出母船升沉运动的位移．然后推导出电控液压绞车系统的数学模型，并设计了基于混合模糊PID 的升沉补 偿控制器，根据母船升沉位移来控制液压绞车转动．最后通过仿真实验和物理平台实验验证证明了基于混合模糊 PID 的升沉补偿系统比常规PID 系统有着更好的鲁棒性． 关键词：混合模糊PID 控制器；升沉补偿控制系统；惯性测量单元 中图分类号：TP272 文献标识码：A 文章编号：1002-0446(2016)-04-0402-08 Heave Compensation System Based on Hybrid Fuzzy PID Control CHEN Qi12 ，LI Wei1 ，WANG Xiaohui1 ，ZHANG Qifeng1 ，ZHANG Wei1 (1. State Key Laboratory of Robotics, Shenyang Institute of Automation, Chinese Academy of Sciences, Shenyang 110016, China; 2. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China) Abstract: A hybrid fuzzy PID controller is proposed and applied to the heave compensation system using an electro- hydraulic winch system. The heave compensation system can decouple the operation of underwater vehicle from the motion of vessel. Firstly, the heave motion of vessel is calculated based on measurements from an inertial measurement unit (IMU) using a digital high-pass filter. Then, a mathematical model of the electro-hydraulic winch system is developed, and the heave compensation controller based on hybrid fuzzy PID controller is designed to control the winch rotation according to the vessel motion. Finally, simulation studies and real device experiments are conducted to demonstrate that the heave