孫　亮，孫啟兵
北京工業(yè)大學(xué)電子信息與控制工程學(xué)院，北京

摘　　　要：針對(duì)兩輪機(jī)器人傳統(tǒng)ＰＩＤ控制器參數(shù)整定困難的問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一種神經(jīng)元ＰＩＤ控制器。該控制器利用神經(jīng)元的自學(xué)習(xí)和自適應(yīng)能力，在線實(shí)時(shí)調(diào)整控制器各項(xiàng)參數(shù)。建立了兩輪機(jī)器人的非線性模型，討論了神經(jīng)元ＰＩＤ控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及其控制算法和各項(xiàng)控制器參數(shù)的學(xué)習(xí)算法。將設(shè)計(jì)的控制器其應(yīng)用于兩輪機(jī)器人的平衡控制中，并且與傳統(tǒng)ＰＩＤ控制器進(jìn)行了比較，仿真結(jié)果驗(yàn)證了控制器的正確性和有效性。將該控制器應(yīng)用于兩輪機(jī)器人物理系統(tǒng)，取得了良好效果。

關(guān)　鍵　詞：兩輪機(jī)器人；自適應(yīng)；神經(jīng)元ＰＩＤ

１　引　言
兩輪機(jī)器人是一個(gè)非線性本征不穩(wěn)定系統(tǒng)，其平衡控制一直是研究的重點(diǎn)。目前所提出的算法有經(jīng)典ＰＩＤ控制、狀態(tài)反饋控制［１］、模糊控制［２］。其中，狀態(tài)反饋控制依賴于系統(tǒng)的精確模型。模糊控制雖然不依賴于數(shù)學(xué)模型，但其控制規(guī)則的制定，模糊論域的選取，隸屬度函數(shù)的選擇等都會(huì)對(duì)控制效果產(chǎn)生影響。ＰＩＤ控制具有可調(diào)參數(shù)少、不依賴數(shù)學(xué)模型的優(yōu)點(diǎn)，但傳統(tǒng)ＰＩＤ控制具有參數(shù)整定困難的缺點(diǎn)。針對(duì)傳統(tǒng)ＰＩＤ存在的問(wèn)題，設(shè)計(jì)了神經(jīng)元ＰＩＤ控制器，利用神經(jīng)元的自學(xué)習(xí)和自適應(yīng)能力，實(shí)時(shí)地對(duì)參數(shù)進(jìn)行整定，解決了傳統(tǒng)控制中的參數(shù)整定難問(wèn)題。且神經(jīng)元ＰＩＤ控制器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能適應(yīng)環(huán)境變化，仿真研究表明了其正確性和有效性。較后將設(shè)計(jì)的神經(jīng)元ＰＩＤ控制器應(yīng)用于兩輪機(jī)器人物理系統(tǒng)中。在平衡控制中取得了良好效果。

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