本发明涉及一种多叶光栅双闭环运动控制方法。特别是涉及一种基于模糊pid的多叶光栅双闭环运动控制方法。
背景技术：
：多叶光栅(mlc)是由若干对钨金属叶片组成的立体定向放射外科医疗设备，可配合直线加速器对肿瘤进行适形调强治疗，能够最大限度地将放射线的剂量集中到病变区域内，杀灭肿瘤细胞，而使周围的正常组织和器官少受或免受不必要的照射，从而提高放射治疗增益比。为提高放射治疗精度，要求多叶光栅具备良好的运行速度和较高的位移精度。在中国专利公开号cn105759763a中所报道的技术方案中，将速度和位移分别做为变量构成两个单闭环系统。速度环中输入变量为上位机发送的速度输入控制信号，输出变量为速度控制信号；位移环中输入变量为上位机发送的位移输入控制信号，输出变量为位移控制信号。位移环和速度环之间没有联系，上下位机传输信号较多，计算量大，对位移和速度的综合控制性能较差。在国内论文刊物“电动多叶光栅控制设计系统与实现”、“新型电动光栅及软件实现”和“电动多叶光栅控制系统的研究与设计”等公开报道的技术方案中，均采用固定参数的pid控制算法。该方法不依赖精确的数学模型，具备较好的控制性能，使用广泛。但是多叶光栅在运行过程中容易受到重力、加速度的影响，并且随着长时间的使用，多叶光栅的电气参数会发生变化，这会对多叶光栅的运动控制造成影响。固定参数的pid控制方法难以保证控制系统的精度，容易发生“撞车”或运行距离不够等问题。由此可见，上述公开报道的技术方案采用以速度或位移为变量的单闭环系统，且采用固定参数的pid控制方法对多叶光栅进行运动控制，难以同时协调控制多叶光栅的运行速度和位移变化，运行速度较慢，且在重力、加速度等干扰影响下，工作精度难以保证。技术实现要素：本发明所要解决的技术问题是，提供一种能够提高多叶光栅的运行速度和位移精度，减少稳态误差的基于模糊pid的多叶光栅双闭环运动控制方法。本发明所采用的技术方案是：一种基于模糊pid的多叶光栅双闭环运动控制方法，是在多叶光栅的控制过程中设置有位移环控制器和速度环控制器，所述位移环控制器的输入是上位机给定的多叶光栅叶片电机的位移值与系统的实际运行的位移值之差，即系统初始位置差，所述位移环控制器根据系统初始位置差，输出目标速度，所述目标速度与所述多叶光栅叶片电机的实际检测速度的差值，即实时速度误差e(t)，构成速度环控制器的输入，所述的速度环控制器根据接收到的实时速度误差e(t)调节多叶光栅叶片电机的运行速度，从而控制系统位移。设定系统以最大加速度运行使得速度从零至最大速度所需距离为加速距离，所述的位移环控制器的控制如下：1)当系统初始位置差大于两倍的加速距离时，系统先加速至最大速度，然后保持最大速度运行，直至系统位置差小于加速距离时，系统减速直至停止运动；2)当系统初始位置差小于等于两倍的加速距离时，系统前半程加速，后半程减速。所述的位移环控制器的第1)种控制中的系统当前时刻的速度表达式为：若δxs＞2δxa其中δxp为系统当前位置差值；δxs为系统初始位置差值；δxa为加速距离；a为系统最大加速度；v(n)为当前时刻n的速度；v(n-1)为前一个时刻的速度，t为采样时间。所述的位移环控制器的第2)种控制中的系统当前时刻的速度表达式为：若δxs≤2δxa所述的速度环控制器采用模糊pid控制方式，包括有模糊控制器和pid控制器，其中，所述模糊控制器别以接收到的实时速度误差e(t)，以及对所述实时速度误差e(t)求导后得到的实时速度误差变化率ec(t)为输入，以pid控制器的三个参数变化量δkp、δki、δkd为输出；所述的pid控制器将从输入端得到的三个参数变化量δkp、δki、δkd，以及实时速度误差e(t)运算后得到输出占空比u控制多叶光栅叶片电机的运行速度。所述的模糊控制器将输入端提到的实时速度误差变化率ec(t)和实时速度误差e(t)经比例运算转化为模糊值，再将所述的模糊值并使用三角形模糊变量隶属度函数进行运算，得到模糊子集，对所述的模糊子集采用模糊控制规则进行推理，将推理结果经重心法解模糊运算得到三个参数变化量δkp、δki、δkd输出给pid控制器。所述的模糊子集包括有：负大nb、负中nm、负小ns、零zo、正小ps、正中pm、正大pb。所述的模糊控制规则如下：(1)当多叶光栅启动或停止运行时，速度环控制器输入的实时速度误差e(t)的绝对值|e|较大，取较大的δkp，同时为了避免由于开始时所述的绝对值|e|的瞬时变大可能出现的微分过饱现象，δkd取中等，通常取δki＝0来减少转速超调；(2)在多叶光栅运行过程中，速度环控制器输入的实时速度误差e(t)的绝对值|e|和实时速度误差变化率ec(t)的绝对值|ec|为中等大小，此时取较小的δkp来减少系统超调，并取能够保持系统稳定运行的δkd和δki；(3)当多叶光栅转速基本恒定时，因速度环控制器输入的实时速度误差e(t)的绝对值|e|较小，取较大的δkp和δki来增强系统的稳态性能，同时考虑系统的抗干扰能力，适当选取δkp值，一般实时速度误差变化率ec(t)的绝对值|ec|较小时，δkd取大一些，实时速度误差变化率ec(t)的绝对值|ec|较大时，δkd取小一些。所述的模糊控制规则具体如下：(1)如果实时速度误差e(t)为nb，且实时速度误差变化率ec(t)为nb，则δkp取pm，δki取zo，δkd取ps；(2)如果实时速度误差e(t)为nb，且实时速度误差变化率ec(t)为nm，则δkp取pm，δki取zo，δkd取pm；(3)如果实时速度误差e(t)为nb，且实时速度误差变化率ec(t)为ns，则δkp取pb，δki取zo，δkd取pb；(4)如果实时速度误差e(t)为nb，且实时速度误差变化率ec(t)为zo，则δkp取pb，δki取zo，δkd取pb；(5)如果实时速度误差e(t)为nb，且实时速度误差变化率ec(t)为ps，则δkp取pb，δki取zo，δkd取pb；(6)如果实时速度误差e(t)为nb，且实时速度误差变化率ec(t)为pm，则δkp取pb，δki取zo，δkd取pm；(7)如果实时速度误差e(t)为nb，且实时速度误差变化率ec(t)为pb，则δkp取pm，δki取zo，δkd取ps；(8)如果实时速度误差e(t)为nm，且实时速度误差变化率ec(t)为nb，则δkp取ps，δki取ps，δkd取pm；(9)如果实时速度误差e(t)为nm，且实时速度误差变化率ec(t)为nm，则δkp取pm，δki取ps，δkd取pm；(10)如果实时速度误差e(t)为nm，且实时速度误差变化率ec(t)为ns，则δkp取pm，δki取zo，δkd取pb；(11)如果实时速度误差e(t)为nm，且实时速度误差变化率ec(t)为zo，则δkp取pm，δki取zo，δkd取pb；(12)如果实时速度误差e(t)为nm，且实时速度误差变化率ec(t)为ps，则δkp取pm，δki取zo，δkd取pb；(13)如果实时速度误差e(t)为nm,且实时速度误差变化率ec(t)为pm，则δkp取pm，δki取ps，δkd取pm；(14)如果实时速度误差e(t)为nm，且实时速度误差变化率ec(t)为ps，则δkp取pm，δki取ps，δkd取pm；(15)如果实时速度误差e(t)为ns，且实时速度误差变化率ec(t)为nb，则δkp取pm，δki取pm，δkd取zo；(16)如果实时速度误差e(t)为ns,且实时速度误差变化率ec(t)为nm，则δkp取pb，δki取pb，δkd取ps；(17)如果实时速度误差e(t)为ns，且实时速度误差变化率ec(t)为ns，则δkp取pb，δki取pb，δkd取ps；(18)如果实时速度误差e(t)为ns，且实时速度误差变化率ec(t)为zo，则δkp取pb，δki取pb，δkd取ps；(19)如果实时速度误差e(t)为ns，且实时速度误差变化率ec(t)为ps，则δkp取pb，δki取pb，δkd取ps；(20)如果实时速度误差e(t)为ns，且实时速度误差变化率ec(t)为pm，则δkp取pb，δki取pb，δkd取ps；(21)如果实时速度误差e(t)为ns，且实时速度误差变化率ec(t)为pb，则δkp取pm，δki取pm，δkd取zo；(22)如果实时速度误差e(t)为zo，且实时速度误差变化率ec(t)为nb，则δkp取pm，δki取pb，δkd取zo；(23)如果实时速度误差e(t)为zo，且实时速度误差变化率ec(t)为nm，则δkp取pb，δki取pb，δkd取zo；(24)如果实时速度误差e(t)为zo，且实时速度误差变化率ec(t)为ns，则δkp取pb，δki取pb，δkd取zo；(25)如果实时速度误差e(t)为zo，且实时速度误差变化率ec(t)为zo，则δkp取zo，δki取pb，δkd取ps；(26)如果实时速度误差e(t)为zo，且实时速度误差变化率ec(t)为ps，则δkp取pb，δki取pb，δkd取zo；(27)如果实时速度误差e(t)为zo，且实时速度误差变化率ec(t)为pm，则δkp取pb，δki取pb，δkd取zo；(28)如果实时速度误差e(t)为zo,且实时速度误差变化率ec(t)为pb，则δkp取pm，δki取pb，δkd取zo；(29)如果实时速度误差e(t)为ps，且实时速度误差变化率ec(t)为nb，则δkp取pm，δki取pm，δkd取zo；(30)如果实时速度误差e(t)为ps，且实时速度误差变化率ec(t)为nm，则δkp取pb，δki取pb，δkd取ps；(31)如果实时速度误差e(t)为ps，且实时速度误差变化率ec(t)为ns，则δkp取pb，δki取pb，δkd取ps；(32)如果实时速度误差e(t)为ps，且实时速度误差变化率ec(t)为zo，则δkp取pb，δki取pb，δkd取ps；(33)如果实时速度误差e(t)为ps，且实时速度误差变化率ec(t)为ps，则δkp取pb，δki取pb，δkd取ps；(34)如果实时速度误差e(t)为ps，且实时速度误差变化率ec(t)为pm，则δkp取pb，δki取pb，δkd取ps；(35)如果实时速度误差e(t)为ps，且实时速度误差变化率ec(t)为pb，则δkp取pm，δki取pm，δkd取zo；(36)如果实时速度误差e(t)为pm，且实时速度误差变化率ec(t)为nb，则δkp取ps，δki取ps，δkd取pm；(37)如果实时速度误差e(t)为pm，且实时速度误差变化率ec(t)为nm，则δkp取pm，δki取ps，δkd取pm；(38)如果实时速度误差e(t)为pm，且实时速度误差变化率ec(t)为ns，则δkp取pm，δki取zo，δkd取pb；(38)如果实时速度误差e(t)为pm，且实时速度误差变化率ec(t)为zo，则δkp取pm，δki取zo，δkd取pb；(40)如果实时速度误差e(t)为pm，且实时速度误差变化率ec(t)为ps，则δkp取pm，δki取zo，δkd取pb；(41)如果实时速度误差e(t)为pm，且实时速度误差变化率ec(t)为pm，则δkp取pm，δki取ps，δkd取pm；(42)如果实时速度误差e(t)为pm，且实时速度误差变化率ec(t)为pb，则δkp取ps，δki取ps，δkd取pm；(43)如果实时速度误差e(t)为pb，且实时速度误差变化率ec(t)为nb，则δkp取pm，δki取zo，δkd取ps；(44)如果实时速度误差e(t)为pb，且实时速度误差变化率ec(t)为nm，则δkp取pb，δki取zo，δkd取pm；(45)如果实时速度误差e(t)为pb,且实时速度误差变化率ec(t)为ns，则δkp取pb，δki取zo，δkd取pb；(46)如果实时速度误差e(t)为pb，且实时速度误差变化率ec(t)为zo，则δkp取pb，δki取zo，δkd取pb；(47)如果实时速度误差e(t)为pb，且实时速度误差变化率ec(t)为ps，则δkp取pb，δki取zo，δkd取pb；(48)如果实时速度误差e(t)为pb，且实时速度误差变化率ec(t)为pm，则δkp取pb，δki取zo，δkd取pm；(49)如果实时速度误差e(t)为pb，且实时速度误差变化率ec(t)为pb，则δkp取pm，δki取zo，δkd取ps。所述的pid控制器(2.2)将从模糊控制得到的三个参数变化量δkp、δki、δkd，以及输入端得到的实时速度误差e(t)运算后得到输出控制值u(t)，控制多叶光栅叶片电机(3)的运行速度，是将三个参数变化量δkp、δki、δkd与pid控制器本身的参数值kp0、ki0和kd0对应相加得到三个参数的和kp、ki、kd，再将三个参数的和kp、ki、kd以及实时速度误差e(t)代入如下公式：得到输出控制值u(t)。本发明的一种基于模糊pid的多叶光栅双闭环运动控制方法，针对多叶光栅的工作特性，建立以速度环为内环，位移环为外环，将速度环和位移环结合起的双闭环控制系统，同时控制多叶光栅的运行速度和位移两个变化量，并在速度环中使用模糊pid控制方法代替固定参数的pid控制方法，使多叶光栅的响应速度更快，稳态误差更小，抗干扰能力更强，便于工程实现，提高了多叶光栅的工作精度。附图说明图1是本发明一种基于模糊pid的多叶光栅双闭环运动控制方法的结构示意图；图2是输入位移为2时，系统速度响应仿真图；图3是输入位移为2时，系统位移响应仿真图；图4是输入位移为10时，系统速度响应仿真图；图5是输入位移为10时，系统位移响应仿真图。具体实施方式下面结合实施例和附图对本发明的一种基于模糊pid的多叶光栅双闭环运动控制方法做出详细说明。本发明同时控制位移和速度两个状态量，将位移环和速度环结合起来组成双闭环系统。双闭环控制系统中位移环为外环，根据比较当前值与给定值的差值，通过位移控制器给速度环提供给定速度；速度环为内环，根据给定速度与当前速度的差值，通过速度控制器实现系统的位置控制。如图1所示，本发明的一种基于模糊pid的多叶光栅双闭环运动控制方法，是在多叶光栅的控制过程中设置有位移环控制器1和速度环控制器2，所述位移环控制器1的输入是上位机给定的多叶光栅叶片电机3的位移值与系统的实际运行的位移值之差，即系统初始位置差，所述位移环控制器1根据系统初始位置差，输出目标速度，所述目标速度与所述多叶光栅叶片电机3的实际检测速度的差值，即实时速度误差e(t)，构成速度环控制器2的输入，所述的速度环控制器2根据接收到的实时速度误差e(t)调节多叶光栅叶片电机3的运行速度，从而控制系统位移。本发明中的双闭环控制系统根据系统的位置差来控制速度。为提高工作效率，设置加减速的加速度均为系统最大加速度，设定系统以最大加速度运行使得速度从零至最大速度所需距离为加速距离，所述的位移环控制器1的控制如下：1)当系统初始位置差大于两倍的加速距离时，系统先加速至最大速度，然后保持最大速度运行，直至系统位置差小于加速距离时，系统减速直至停止运动；其中，系统当前时刻的速度表达式为：若δxs＞2δxa其中δxp为系统当前位置差值；δxs为系统初始位置差值；δxa为加速距离；a为系统最大加速度；v(n)为当前时刻n的速度；v(n-1)为前一个时刻的速度，t为采样时间。2)当系统初始位置差小于等于两倍的加速距离时，系统前半程加速，后半程减速。系统当前时刻的速度表达式为：若δxs≤2δxa所述的速度环控制器2采用模糊pid控制方式，包括有模糊控制器2.1和pid控制器2.2，其中，所述模糊控制器2.1采用mamdani型双输入三输出控制器，分别以接收到的实时速度误差e(t)，以及对所述实时速度误差e(t)求导后得到的实时速度误差变化率ec(t)为输入，以pid控制器2.2的三个参数变化量δkp、δki、δkd为输出；所述的pid控制器2.2将从输入端得到的三个参数变化量δkp、δki、δkd，以及实时速度误差e(t)运算后得到输出占空比u控制多叶光栅叶片电机(3)的运行速度。其中，所述的模糊控制器2.1将输入端提到的实时速度误差变化率ec(t)和实时速度误差e(t)经比例运算转化为模糊值，再将所述的模糊值并使用三角形模糊变量隶属度函数进行运算，得到模糊子集，对所述的模糊子集采用模糊控制规则进行推理，将推理结果经重心法解模糊运算得到三个参数变化量δkp、δki、δkd输出给pid控制器2.2。所述的模糊子集包括有：负大nb、负中nm、负小ns、零zo、正小ps、正中pm、正大pb。所述的模糊控制规则如下：(1)当多叶光栅启动或停止运行时，速度环控制器2输入的实时速度误差e(t)的绝对值|e|较大，取较大的δkp，同时为了避免由于开始时所述的绝对值|e|的瞬时变大可能出现的微分过饱现象，δkd取中等，通常取δki＝0来减少转速超调；(2)在多叶光栅运行过程中，速度环控制器2输入的实时速度误差e(t)的绝对值|e|和实时速度误差变化率ec(t)的绝对值|ec|为中等大小，此时取较小的δkp来减少系统超调，并取能够保持系统稳定运行的δkd和δki；(3)当多叶光栅转速基本恒定时，因速度环控制器2输入的实时速度误差e(t)的绝对值|e|较小，取较大的δkp和δki来增强系统的稳态性能，同时考虑系统的抗干扰能力，适当选取δkp值，一般实时速度误差变化率ec(t)的绝对值|ec|较小时，δkd取大一些，实时速度误差变化率ec(t)的绝对值|ec|较大时，δkd取小一些。所述的模糊控制规则具体如下：(1)如果实时速度误差e(t)为nb，且实时速度误差变化率ec(t)为nb，则δkp取pm，δki取zo，δkd取ps；(2)如果实时速度误差e(t)为nb，且实时速度误差变化率ec(t)为nm，则δkp取pm，δki取zo，δkd取pm；(3)如果实时速度误差e(t)为nb，且实时速度误差变化率ec(t)为ns，则δkp取pb，δki取zo，δkd取pb；(4)如果实时速度误差e(t)为nb，且实时速度误差变化率ec(t)为zo，则δkp取pb，δki取zo，δkd取pb；(5)如果实时速度误差e(t)为nb，且实时速度误差变化率ec(t)为ps，则δkp取pb，δki取zo，δkd取pb；(6)如果实时速度误差e(t)为nb，且实时速度误差变化率ec(t)为pm，则δkp取pb，δki取zo，δkd取pm；(7)如果实时速度误差e(t)为nb，且实时速度误差变化率ec(t)为pb，则δkp取pm，δki取zo，δkd取ps；(8)如果实时速度误差e(t)为nm，且实时速度误差变化率ec(t)为nb，则δkp取ps，δki取ps，δkd取pm；(9)如果实时速度误差e(t)为nm，且实时速度误差变化率ec(t)为nm，则δkp取pm，δki取ps，δkd取pm；(10)如果实时速度误差e(t)为nm，且实时速度误差变化率ec(t)为ns，则δkp取pm，δki取zo，δkd取pb；(11)如果实时速度误差e(t)为nm，且实时速度误差变化率ec(t)为zo，则δkp取pm，δki取zo，δkd取pb；(12)如果实时速度误差e(t)为nm，且实时速度误差变化率ec(t)为ps，则δkp取pm，δki取zo，δkd取pb；(13)如果实时速度误差e(t)为nm,且实时速度误差变化率ec(t)为pm，则δkp取pm，δki取ps，δkd取pm；(14)如果实时速度误差e(t)为nm，且实时速度误差变化率ec(t)为ps，则δkp取pm，δki取ps，δkd取pm；(15)如果实时速度误差e(t)为ns，且实时速度误差变化率ec(t)为nb，则δkp取pm，δki取pm，δkd取zo；(16)如果实时速度误差e(t)为ns,且实时速度误差变化率ec(t)为nm，则δkp取pb，δki取pb，δkd取ps；(17)如果实时速度误差e(t)为ns，且实时速度误差变化率ec(t)为ns，则δkp取pb，δki取pb，δkd取ps；(18)如果实时速度误差e(t)为ns，且实时速度误差变化率ec(t)为zo，则δkp取pb，δki取pb，δkd取ps；(19)如果实时速度误差e(t)为ns，且实时速度误差变化率ec(t)为ps，则δkp取pb，δki取pb，δkd取ps；(20)如果实时速度误差e(t)为ns，且实时速度误差变化率ec(t)为pm，则δkp取pb，δki取pb，δkd取ps；(21)如果实时速度误差e(t)为ns，且实时速度误差变化率ec(t)为pb，则δkp取pm，δki取pm，δkd取zo；(22)如果实时速度误差e(t)为zo，且实时速度误差变化率ec(t)为nb，则δkp取pm，δki取pb，δkd取zo；(23)如果实时速度误差e(t)为zo，且实时速度误差变化率ec(t)为nm，则δkp取pb，δki取pb，δkd取zo；(24)如果实时速度误差e(t)为zo，且实时速度误差变化率ec(t)为ns，则δkp取pb，δki取pb，δkd取zo；(25)如果实时速度误差e(t)为zo，且实时速度误差变化率ec(t)为zo，则δkp取zo，δki取pb，δkd取ps；(26)如果实时速度误差e(t)为zo，且实时速度误差变化率ec(t)为ps，则δkp取pb，δki取pb，δkd取zo；(27)如果实时速度误差e(t)为zo，且实时速度误差变化率ec(t)为pm，则δkp取pb，δki取pb，δkd取zo；(28)如果实时速度误差e(t)为zo,且实时速度误差变化率ec(t)为pb，则δkp取pm，δki取pb，δkd取zo；(29)如果实时速度误差e(t)为ps，且实时速度误差变化率ec(t)为nb，则δkp取pm，δki取pm，δkd取zo；(30)如果实时速度误差e(t)为ps，且实时速度误差变化率ec(t)为nm，则δkp取pb，δki取pb，δkd取ps；(31)如果实时速度误差e(t)为ps，且实时速度误差变化率ec(t)为ns，则δkp取pb，δki取pb，δkd取ps；(32)如果实时速度误差e(t)为ps，且实时速度误差变化率ec(t)为zo，则δkp取pb，δki取pb，δkd取ps；(33)如果实时速度误差e(t)为ps，且实时速度误差变化率ec(t)为ps，则δkp取pb，δki取pb，δkd取ps；(34)如果实时速度误差e(t)为ps，且实时速度误差变化率ec(t)为pm，则δkp取pb，δki取pb，δkd取ps；(35)如果实时速度误差e(t)为ps，且实时速度误差变化率ec(t)为pb，则δkp取pm，δki取pm，δkd取zo；(36)如果实时速度误差e(t)为pm，且实时速度误差变化率ec(t)为nb，则δkp取ps，δki取ps，δkd取pm；(37)如果实时速度误差e(t)为pm，且实时速度误差变化率ec(t)为nm，则δkp取pm，δki取ps，δkd取pm；(38)如果实时速度误差e(t)为pm，且实时速度误差变化率ec(t)为ns，则δkp取pm，δki取zo，δkd取pb；(38)如果实时速度误差e(t)为pm，且实时速度误差变化率ec(t)为zo，则δkp取pm，δki取zo，δkd取pb；(40)如果实时速度误差e(t)为pm，且实时速度误差变化率ec(t)为ps，则δkp取pm，δki取zo，δkd取pb；(41)如果实时速度误差e(t)为pm，且实时速度误差变化率ec(t)为pm，则δkp取pm，δki取ps，δkd取pm；(42)如果实时速度误差e(t)为pm，且实时速度误差变化率ec(t)为pb，则δkp取ps，δki取ps，δkd取pm；(43)如果实时速度误差e(t)为pb，且实时速度误差变化率ec(t)为nb，则δkp取pm，δki取zo，δkd取ps；(44)如果实时速度误差e(t)为pb，且实时速度误差变化率ec(t)为nm，则δkp取pb，δki取zo，δkd取pm；(45)如果实时速度误差e(t)为pb,且实时速度误差变化率ec(t)为ns，则δkp取pb，δki取zo，δkd取pb；(46)如果实时速度误差e(t)为pb，且实时速度误差变化率ec(t)为zo，则δkp取pb，δki取zo，δkd取pb；(47)如果实时速度误差e(t)为pb，且实时速度误差变化率ec(t)为ps，则δkp取pb，δki取zo，δkd取pb；(48)如果实时速度误差e(t)为pb，且实时速度误差变化率ec(t)为pm，则δkp取pb，δki取zo，δkd取pm；(49)如果实时速度误差e(t)为pb，且实时速度误差变化率ec(t)为pb，则δkp取pm，δki取zo，δkd取ps。所述的pid控制器2.2将从模糊控制得到的三个参数变化量δkp、δki、δkd，以及输入端得到的实时速度误差e(t)运算后得到输出控制值u(t)，控制多叶光栅叶片电机3的运行速度，是将三个参数变化量δkp、δki、δkd与pid控制器本身的参数值kp0、ki0和kd0对应相加得到三个参数的和kp、ki、kd，再将三个参数的和kp、ki、kd以及实时速度误差e(t)代入如下公式：得到输出控制值u(t)。下面给出具体实例：本发明实例中，模糊子集中的量化论域设定为[-6，6]，隶属度函数选取三角形隶属度函数，采样周期为0.01s。经调试后设置pid控制器本身参数初始值kp0、ki0和kd0分别为80、1.1和1.2。δkp基本论域为[-36，36]，量化因子为6；δki基本论域为[-1，1]，量化因子为0.167；δkd基本论域为[-0.5，0.5]，量化因子为0.083。根据模糊控制规则建立δkp、δki和δkd规则表如表1至表3所示。表1δkp模糊控制规则表表2δki模糊控制规则表表3δkd模糊控制规则表采用重心法进行解模糊化处理将模糊推理后得到的模糊论域上的模糊值转化为基本论域上的真实值。该重心法取模糊论域中隶属度函数曲线与横坐标围成面积的重心为解模糊化结果，数学表达式为：式中y为模糊值，μc(y)为隶属度函数，y0为实际值。将解模糊化处理后的值进行比例变换后得到pid控制器三个参数的变化值δkp、δki、δkd，将变化值与初始pid参数值kp0、ki0和kd0相加即可得到三个参数的和kp、ki、kd：为验证本发明方法的控制效果，在simulink仿真系统中同时构建速度环为pid控制器的控制系统和速度环为模糊自适应pid控制器的双闭环控制系统模型，根据多叶光栅叶片电机的电气参数，建立多叶光栅数学模型为：以不同的阶跃信号作为多叶光栅的给定位移进行仿真，仿真结果如图2至图5所示。通过图2至图5的仿真结果计算可得下表4和表5：表4输入为2时，控制系统时域性能指标控制方式调节时间ts/s稳态误差ess/cmpid控制1.850.194模糊pid控制1.680.068表5输入为10时，控制系统时域性能指标控制方式调节时间ts/s稳态误差ess/cmpid控制5.600.224模糊pid控制5.350.102由仿真结果可以看出，本发明能够同时控制速度和位移两个状态量，并且在速度环中，模糊自适应pid控制器相比传统的pid控制器具有响应速度快，稳态误差小，实时性强，超调量小，鲁棒性强等优点。当前第1页12