系統仿真

  圖6  機器人系統Sim ulink 仿真流程結構圖

 系統采用Sim ulink軟件進行仿真。利用Matlab應用軟件中的模糊邏輯控制工具箱建立清刷機器人的模糊控制器。E，EC和△U的隸屬函數曲線形狀分別按圖3 ～圖5 確定。 模糊推理規則根據表1 建立。利用Sim ulink仿真軟件建立的系統仿真結構如圖6 所示。系統仿真中采用典型的階躍信號和斜坡信號，采樣周期取Ts = 0.01s。

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

   圖7 系統典型輸入響應曲線

        清刷機器人系統的階躍響應見圖7(a) ，系統的斜坡響應和穩態誤差見圖7(b) 和圖7(c) 。

                      圖8 脈沖干擾情況下系統響應曲線     圖9 白噪聲干擾情況下系統響應曲線

    圖8 為負載具有脈沖干擾情況下，系統的響應曲線。在圖中1 ms處，左驅動馬達負載軸上受到一個正脈沖干擾；在2ms 處，右輪驅動馬達的負載受到一個負脈沖干擾。圖9 為機器人系統受到白噪聲干擾情況下，系統的單位階躍響應曲線。由圖7 ～圖9 的系統響應曲線可以看出，采用參數自調整的控制器控制清刷機器人在船體表面運動時，將使系統的穩態誤差有所減小，系統波動也有所減小，同時提高了系統跟蹤速度信號的能力。

    采用模糊控制這種非線性控制策略，對被控對 象的數學模型要求不高，參數調整容易，算法易于工程實現，很適合于船體表面作業的清刷機器人的運動控制。仿真結果表明，通過參數自調整機構動態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器人的控制能夠適應水下作業過程中可能出現的各種干擾因素，達到良好的控制性能要求，為機器人的正常作業提供可靠的保障。