【机器人控制】用模糊PID控制四轴机械臂轨迹跟踪运动

  朋友让帮忙做一个轨迹跟踪的仿真，主要是分别用PID控制和模糊PID控制四轴机械臂运动，PID控制器就不用说了，重点在于模糊PID控制器的设计以及四轴机械臂动力学模型的建立。

0 引言

  本次使用matlab版本为2019b，如果使用之前的版本可能会出现相关函数找不到的报错。另外本次仿真为数值模型仿真，下面仅阐述用模糊PID控制四轴机械臂动力学的模型建立过程。

1 四轴机械臂动力学模型建立

1.1 创建树结构的机器人刚体对象模型

  使用Matlab的工具箱Robotics System Toolbox的一系列function函数rigidBodyTree、rigidBody、addBody创建机器人刚体树，给好各关节的DH参数，质量，质心和惯性矩阵，即可创建n关节的机器人模型rigidBodyTree。

1.2 建立对应机器人动力学模型

  动力学模块选用Matlab的工具箱Robotics System Toolbox的Block模块中的正动力学模块：

模块属性：

这里模块属性的刚体树选择上一步中创建的机器人对象rigidBodyTree。

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2 模糊PID控制器设计

  使用Matlab的自带APPFuzzy Logic Designer，模糊PID网上教程很多，直接创建一个模糊PID控制器即可。

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3 搭建仿真模型

整个模型的控制流程为：给定输入 --> PID控制/模糊PID控制 --> 机器人正动力学模型 形成闭环反馈控制

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4 仿真分析

关节跟踪效果：

关节跟踪误差：

总结

  通过模糊PID控制器控制机器人已经完成，总体来说效果还不错，通过调参能达到更好的效果。另外可以多看看matlab官方帮助文档。