基于串级PID的机器鱼位姿控制算法

作     者：王刚 宋英杰 唐武生 赵强 WANG Gang;SONG Yingjie;TANG Wusheng;ZHAO Qiang

作者机构：白城师范学院机械与控制工程学院吉林白城137000 长春大学机械与车辆工程学院长春130022 

出 版 物：《吉林大学学报（理学版）》 (Journal of Jilin University:Science Edition)

年 卷 期：2022年第60卷第3期

页      面：734-742页

学科分类：080901[工学-物理电子学] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 080401[工学-精密仪器及机械] 0804[工学-仪器科学与技术] 0803[工学-光学工程] 

基　　金：吉林省教育厅科学技术研究项目(批准号:JJKH20210004KJ) 

主　　题：机器鱼 位姿控制 URWPGSim2D仿真平台 多水下机器人协作控制系统平台 

摘      要：针对三关节仿生机器鱼的位姿控制问题,首先,介绍三关节仿生机器鱼的硬件结构及其运动控制系统;其次,基于期望位姿建立坐标系,构建机器鱼的位姿误差模型;再次,在串级比例-积分-微分(PID)控制系统的基础上,提出基于串级PID的仿生机器鱼位姿控制算法;最后,在URWPGSim2D仿真平台和多水下机器人协作控制系统平台下分别进行算法仿真实验和实体实验.实验结果表明:与时变反馈控制算法相比,基于串级PID算法的仿真机器鱼到达目标位姿所用时间增加,但位置误差和方向角误差减小,位姿控制的精度提高;仿生机器鱼到达期望位姿所用时间为14.4 s,位姿误差为(-3像素,-4像素,0.062 rad),基本满足循迹和搬运等应用要求,验证了算法的有效性.