[发明专利]一种基于自适应模糊PID的发射机构速度控制方法

权利要求书

1.一种基于自适应模糊PID的发射机构速度控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、构建发射机构的数理模型，得到发射机构近似传递函数；

S2、设计发射机构模糊控制器，直流无刷电机根据模糊PID控制器的输出作用于发射机构，从而控制发射机构射出的弹丸速度。

2.根据权利要求1所述的基于自适应模糊PID的发射机构速度控制方法，其特征在于：所述发射机构近似传递函数是通过计算摩擦轮转速与电压的传递函数和弹丸离开摩擦轮时速度与摩擦轮转速的传递函数的乘积得到。

3.根据权利要求2所述的基于自适应模糊PID的发射机构速度控制方法，其特征在于：所述摩擦轮转速与电压的传递函数是通过电压平衡方程和力矩平衡方程进行机理建模，再对摩擦轮和弹丸运动状态进行分析，得到弹丸初速度与电机电压传递函数。

4.根据权利要求3所述的基于自适应模糊PID的发射机构速度控制方法，其特征在于，所述电压平衡方程和力矩平衡方程的公式为：

其中，M_a＝C_mφ·I_a，E_a＝C_eφ·I_a，C_mφ，C_eφ分别表示转矩电磁常数和电磁感应常数；U_a，E_a，I_a分别为电枢电压、电机电枢反电势和电流；R_a，L_a分别为电机的电枢绕组和电枢电感；M_a，M_L分别为电磁转矩和总负载转矩；J为转动惯量；ω为电机的角速度。

5.根据权利要求4所述的基于自适应模糊PID的发射机构速度控制方法，其特征在于，所述摩擦轮转速与电压的传递函数的公式为：

其中，C_mφ表示转矩电磁常数，J为转动惯量，R_a，L_a分别为电机的电枢绕组和电枢电感。

6.根据权利要求2所述的基于自适应模糊PID的发射机构速度控制方法，其特征在于，所述弹丸离开摩擦轮时速度与摩擦轮转速的传递函数的公式为：

其中，V为弹丸离开摩擦轮时的初速度，ω为摩擦轮的角速度，N为两个摩擦轮中心点间的距离，L为弹丸从接触摩擦轮到离开摩擦轮的位移，R为摩擦轮的半径。

7.根据权利要求3-6任意一项所述的基于自适应模糊PID的发射机构速度控制方法，其特征在于，所述发射机构近似传递函数的公式为：

其中，J为转动惯量，R_a，L_a分别为电机的电枢绕组和电枢电感，N为两个摩擦轮中心点间的距离，L为弹丸从接触摩擦轮到离开摩擦轮的位移，R为摩擦轮的半径。

8.根据权利要求1所述的基于自适应模糊PID的发射机构速度控制方法，其特征在于，所述步骤S2包括：采用二维模糊结构进行自适应PID控制器的模糊控制，由给定参考量V^*(t)、反馈值V(t)之间的误差e(t)以及误差的变化率作为模糊控制器的两个输入，经过量化因子K_e、K_ec将输入量由基本论域转化为模糊论域，依次对输入变量进行模糊化、模糊推理和输出变量解模糊，分别经过K_up、K_ui、K_ud进行清晰化，得到PID参数调整量ΔK_p、ΔK_i、ΔK_d；最后将PID参数调整量与原始PID参数叠加，得到最终PID控制参数。