基于PSO优化的模糊PID恒力控制研究

来源：电子测量技术杂志2023年第9期北京时间：

作者：刘运忠，姜宏，章翔峰

单位：新疆大学机械工程学院 乌鲁木齐 830017

摘要：针对工业机器人在抛磨等工作过程中对接触压力的要求，提出了一种基于粒子群（PSO）优化的模糊PID恒力控制方法。对柔性力控法兰装置的受力和气体流量模型进行分析，建立柔性力控法兰装置的数学模型；设计了基于PSO算法的模糊PID控制器，自适应调节模糊PID的控制参数，通过MATLAB仿真对比了普通PID、模糊PID和基于PSO算法优化的模糊PID这3种控制方法的性能；最后，通过搭建基于柔性力控法兰装置的打磨实验平台，对柔性力控法兰的恒力控制输出性能进行实验验证。仿真实验结果表明，与传统PID和模糊PID控制方法相比，基于PSO算法优化的模糊PID控制没有超调，系统响应速度更快，在0.43 s时系统达到稳定；在进行恒力打磨实验时，柔性力控法兰实际接触力输出误差小于0.85 N；打磨后的壳体表面各区域粗糙度稳定在Ra0.1~Ra0.2之间。该方法能够有效地抑制接触压力波动，具有更强的鲁棒性。

关键词：工业机器人;柔性力控法兰;粒子群算法;模糊PID;恒力控制

基金资助：国家自然科学基金（51865054）、新疆维吾尔自治区自然科学基金（2022D01C36）项目资助