[发明专利]一种基于模糊PID控制器的主从同步控制方法及装置

权利要求书

1.一种基于模糊PID控制器的主从同步控制方法，其特征在于，应用于采用遥操作的血管介入手术机器人系统的控制器，所述系统包括机器人主端、通信网络、机器人从端、模糊PID控制器和控制器；所述方法包括：

检测血管介入手术机器人系统的机器人主端与机器人从端之间的交互指令在通信网络中的传输时延等级；

基于所述传输时延等级，确定与所述系统当前的传输函数相匹配的P、I、D参数初值；其中，所述P、I、D参数为所述系统的模糊PID控制器的参数；

确定所述机器人主端与所述机器人从端位移之间的偏差和偏差变化率，以及角度之间的偏差和偏差变化率，并将所确定的偏差和偏差变化率作为输入变量；

发送所述P、I、D参数初值和所述输入变量至所述机器人从端的模糊PID控制器，以使所述模糊PID控制器在设定所述P、I、D参数初值后，按照预先建立的模糊调节规则，对所述输入变量进行模糊推理，得到位移和角度的输出模糊控制量；并对所述位移和角度的输出模糊控制量进行反模糊化，得到用于控制所述机器人从端位移和角度的清晰控制量；

按照所述清晰控制量，控制所述机器人从端运动。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述传输时延等级，确定与所述系统当前的传输函数相匹配的P、I、D参数初值，包括：

从预先建立的PID初始参数匹配库，查找与所述传输时延等级对应的P、I、D参数初值,作为与所述系统当前的传输函数相匹配的P、I、D参数初值；

其中，所述PID初始参数匹配库记载有各传输时延等级与模糊PID控制器的P、I、D参数初值的对应关系，任一传输时延等级对应的P、I、D参数初值为与该传输时延等级下所述系统的传输函数相匹配的参数初值。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述机器人主端设有控制装置，所述机器人从端设有执行装置；

所述确定所述机器人主端与所述机器人从端位移之间的偏差和偏差变化率，以及角度之间的偏差和偏差变化率，包括：

获取机器人主端控制装置的位置数值和角度数值；

获取机器人从端执行装置的位置数值和角度数值；

利用所述机器人主端控制装置的位置数值和角度数值，以及所述机器人从端执行装置的位置数值和角度数值，计算所述机器人主端与所述机器人从端位移之间的偏差和偏差变化率，以及角度之间的偏差和偏差变化率。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述获取机器人主端控制装置的位置数值和角度数值之后，所述方法还包括：

按照预设主从运动映射比例，放大或缩小所述机器人主端控制装置的位置数值和角度数值，得到调整后的机器人主端控制装置的位置数值和角度数值；

所述利用所述机器人主端控制装置的位置数值和角度数值，以及所述机器人从端执行装置的位置数值和角度数值，计算所述机器人主端与所述机器人从端位移之间的偏差和偏差变化率，以及角度之间的偏差和偏差变化率，包括：

利用所述调整后的机器人主端控制装置的位置数值和角度数值，以及所述机器人从端执行装置的位置数值和角度数值，计算所述机器人主端与所述机器人从端位移之间的偏差和偏差变化率，以及角度之间的偏差和偏差变化率。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述得到调整后的机器人主端控制装置的位置数值和角度数值之后，利用所述调整后的机器人主端控制装置的位置数值和角度数值，以及所述机器人从端执行装置的位置数值和角度数值，计算所述机器人主端与机器人从端位移、角度之间的偏差和偏差变化率之前，所述方法还包括：

判断所述调整后的机器人主端控制装置的位置数值或角度数值是否超过预设阈值；

若超过预设阈值，利用前一控制过程所获取的机器人主端控制装置的位置数值和角度数值，更新该超过预设阈值的机器人主端控制装置的位置数值或角度数值。