基于FPGA的模糊PID控制在下肢外骨骼中的应用研究

来源：电子测量技术杂志2022年第13期北京时间：

作者：钟浩杰，罗吉庆，张石磊，陈文浩，宋胜利

单位：1.陆军工程大学野战工程学院 南京 210007;2.解放军32518部队 三明 365000

摘要：针对下肢外骨骼机器人的助力需求，提出了一种基于Verilog HDL硬件描述语言，FPGA（现场可编程逻辑门阵列）实现的自适应模糊PID控制系统设计方法，应用于下肢外骨骼机器人关节的驱动控制。首先，通过MATLAB/Simulink系统仿真软件，进行算法模型仿真，检验算法的稳定性及参数的准确性。再以Quartus II为开发平台，完成自适应模糊PID控制器的Verilog HDL分层设计，基于FPGA芯片EP4CE10F17C8来具体实现及验证。实验结果表明模糊PID控制可更快的达到稳定状态，超调量约降低4.7%，且通过FPGA来实现控制算法更好地满足了下肢外骨骼机器人的控制需求。

关键词：下肢外骨骼机器人;Verilog HDL;现场可编程逻辑门阵列;自适应模糊PID控制

基金资助：陆军工程大学基础前沿科技创新项目（KYGYJQZL2210）；“机动保障工程”重点学科研究生预先研究课题项目（GYJDBZXK2102）资助