技术

系统仿真

  图6  机器人系统Sim ulink 仿真流程结构图

 系统采用Sim ulink软件进行仿真。利用Matlab应用软件中的模糊逻辑控制工具箱建立清刷机器人的模糊控制器。E，EC和△U的隶属函数曲线形状分别按图3 ～图5 确定。 模糊推理规则根据表1 建立。利用Sim ulink仿真软件建立的系统仿真结构如图6 所示。系统仿真中采用典型的阶跃信号和斜坡信号，采样周期取Ts = 0.01s。

             (a) 阶跃响应                     (b) 斜坡响应

   图7 系统典型输入响应曲线

        清刷机器人系统的阶跃响应见图7(a) ，系统的斜坡响应和稳态误差见图7(b) 和图7(c) 。

                      图8 脉冲干扰情况下系统响应曲线     图9 白噪声干扰情况下系统响应曲线

    图8 为负载具有脉冲干扰情况下，系统的响应曲线。在图中1 ms处，左驱动马达负载轴上受到一个正脉冲干扰；在2ms 处，右轮驱动马达的负载受到一个负脉冲干扰。图9 为机器人系统受到白噪声干扰情况下，系统的单位阶跃响应曲线。由图7 ～图9 的系统响应曲线可以看出，采用参数自调整的控制器控制清刷机器人在船体表面运动时，将使系统的稳态误差有所减小，系统波动也有所减小，同时提高了系统跟踪速度信号的能力。

    采用模糊控制这种非线性控制策略，对被控对 象的数学模型要求不高，参数调整容易，算法易于工程实现，很适合于船体表面作业的清刷机器人的运动控制。仿真结果表明，通过参数自调整机构动态改变模糊控制器的量化因子K1，K2和比例因子K3，将使控制器有很好的鲁棒性，从而使船体表面清刷机器人的控制能够适应水下作业过程中可能出现的各种干扰因素，达到良好的控制性能要求，为机器人的正常作业提供可靠的保障。