基于四重优化模糊PID算法的双轮自平衡结构机器人自动化控制方法研究

来源：计算机测量与控制杂志2025年第12期北京时间：

作者：刘婕,程卉

单位：淄博师范高等专科学校

摘要：针对现有双轮自平衡结构机器人自动控制方法存在的倾角控制精度、机器人平衡性与工作效率相矛盾的不足,设计了一种基于四重优化模糊PID算法的机器人控制方法。先基于拉格朗日方程构建一种精准动力学模型,用于分析运动中机器人的平衡姿态,再基于线性优化降低模型的复杂度,在动力学模型优化过程中引入了附加扰动项实施动态补偿,进一步提升模型的性能；构建一种RBF神经网络模型并与自适应模糊算法、PID控制算法相融合,提升PID控制器的数据训练能力和最优结果输出能力,最后在神经网络输出层的三个输出节点控制上采用了一种自适应调节机制,并通过最优控制函数获取到合理的控制结果。实验结果显示,提出四重优化融合方案下未出现超过25°倾角的情况,且在无障碍、有障碍和有坡度3种情况下,提出方法均为出现与障碍物的碰撞,在有坡度和障碍物的情况下采样地标准差的波动值仅为0.852。

关键词：四重优化;双轮自平衡结构;RBF;PID控制;自适应调节机制