系統(tǒng)仿真

  圖6  機(jī)器人系統(tǒng)Sim ulink 仿真流程結(jié)構(gòu)圖

 系統(tǒng)采用Sim ulink軟件進(jìn)行仿真。利用Matlab應(yīng)用軟件中的模糊邏輯控制工具箱建立清刷機(jī)器人的模糊控制器。E，EC和△U的隸屬函數(shù)曲線形狀分別按圖3 ～圖5 確定。 模糊推理規(guī)則根據(jù)表1 建立。利用Sim ulink仿真軟件建立的系統(tǒng)仿真結(jié)構(gòu)如圖6 所示。系統(tǒng)仿真中采用典型的階躍信號(hào)和斜坡信號(hào)，采樣周期取Ts = 0.01s。

             (a) 階躍響應(yīng)                     (b) 斜坡響應(yīng)

   圖7 系統(tǒng)典型輸入響應(yīng)曲線

        清刷機(jī)器人系統(tǒng)的階躍響應(yīng)見圖7(a) ，系統(tǒng)的斜坡響應(yīng)和穩(wěn)態(tài)誤差見圖7(b) 和圖7(c) 。

                      圖8 脈沖干擾情況下系統(tǒng)響應(yīng)曲線     圖9 白噪聲干擾情況下系統(tǒng)響應(yīng)曲線

    圖8 為負(fù)載具有脈沖干擾情況下，系統(tǒng)的響應(yīng)曲線。在圖中1 ms處，左驅(qū)動(dòng)馬達(dá)負(fù)載軸上受到一個(gè)正脈沖干擾；在2ms 處，右輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的負(fù)載受到一個(gè)負(fù)脈沖干擾。圖9 為機(jī)器人系統(tǒng)受到白噪聲干擾情況下，系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)曲線。由圖7 ～圖9 的系統(tǒng)響應(yīng)曲線可以看出，采用參數(shù)自調(diào)整的控制器控制清刷機(jī)器人在船體表面運(yùn)動(dòng)時(shí)，將使系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差有所減小，系統(tǒng)波動(dòng)也有所減小，同時(shí)提高了系統(tǒng)跟蹤速度信號(hào)的能力。

    采用模糊控制這種非線性控制策略，對(duì)被控對(duì) 象的數(shù)學(xué)模型要求不高，參數(shù)調(diào)整容易，算法易于工程實(shí)現(xiàn)，很適合于船體表面作業(yè)的清刷機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制。仿真結(jié)果表明，通過參數(shù)自調(diào)整機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)改變模糊控制器的量化因子K1，K2和比例因子K3，將使控制器有很好的魯棒性，從而使船體表面清刷機(jī)器人的控制能夠適應(yīng)水下作業(yè)過程中可能出現(xiàn)的各種干擾因素，達(dá)到良好的控制性能要求，為機(jī)器人的正常作業(yè)提供可靠的保障。