一、清刷機器人伺服控制系統

清刷機器人伺服控制系統如圖（1）所示。其工作原理為：系統首先輸入與所需要的目標位置相對應的機器人的偏航角y₀。將此信號與傾角傳感器檢測到的機器人實際偏航角y相比較，得到偏差信號為y_e =y₀-y，經過模糊控制器的算法運算，求出為消除該偏差所需施加于馬達伺服機構輸入端的控制轉速信號ω_dR 和ω_dL，該信號經功率放大，分別驅動左右鏈輪的伺服機構，使偏差信號逐漸減少，直到消除。圖中d為主動鏈輪的分度圓直徑，b為左右兩條履帶中心距的距離。

二、位置模糊控制器結構

由于清刷機器人在作業過程中，系統存在著許多不確定因素，如模型參數的時變和對象特性的非線性以及諸多的擾動因素，所以，將機器人位置控制器設計成模糊控制器。

機器人位置模糊控制器結構設計如圖（2）所示。考慮到位置控制器的復雜性和控制精度要求，選用機器人傾角偏差和傾角偏差變化率作為模糊控制器的輸入。這樣既可避免使用一維控制器的動態性能不佳，也避免了采用三維模糊控制器的過于復雜，難以設計和占用計算機時間長，實時性差等弊端。

由圖（2）可以看出，控制器主要由偏差e和偏差變化率e_c的離散化、模糊化環節 K 1 和 K2、模糊控制查詢表、控制量輸出環節K3和在線參數自調整環節等組成。參數自調整的作用是根據偏差e和偏差變化率e_c的大小，在線調節K1、K2和 K3的值，使系統的動態性能和穩態性能更好地相互兼顧。

圖2 機器人位置模糊控制器結構圖

三、控制器輸入輸出變量

在模糊控制器的設計中，通常是以誤差e 和誤差變化率ec 作為輸入變量，經過離散化、模糊化后，作為模糊控制表的輸入，查詢模糊控制表，得到模糊輸出控制量△u，又經過輸入比例系數K 3 后和其他控制信號相加，作為被控對象的實際控制信號。取誤差e 的模糊子集E 的論域為{ 6，6} ，誤差變化率ec 的模糊子集EC的論域為{ 6，6}，控制量△u 的模糊子集△U 的論域為{ 7，7} 。一般情況下，人們對誤差和誤差變化率以及控制量在正負方向上的感知近似為對稱的，因此，取E ，EC 和△U 的語言變量為

{ NB ，NM ，NS，ZO ，PS，PM ，PB }

確定語言變量的模糊子集隸屬函數的形狀，通常情況下采用正態型模糊變量來描述是適宜的，考慮到隸屬函數曲線形狀對控制特性的影響，在誤差較大區域采用低分辨率的模糊集，在誤差較小的區域采用較高分辨率的模糊集，當誤差接近于零時選用高分辨率的模糊集。論域E，EC和△U中語言變量的隸屬函數分別如圖（3）～圖（5）所示。將確定的隸屬函數曲線離散化后，就可得到隸屬度。

                                  圖3 語言變量E的隸屬函數              圖4 語言變量EC的隸屬函數

  圖5 語言變量U 的隸屬函數