基于布谷鸟搜索的伺服云台控制器设计

仇笑天

(南京理工大学， 江苏 南京 210012)

0 引 言

伺服云台是搭载工作设备的机械载体，用以隔绝外界干扰(机械震动、风阻力矩等)对工作设备的影响。因此，伺服云台要求在干扰力矩的影响下能快速响应并保持平稳运行。目前对伺服云台的稳定控制已有较完善的研究，常见的控制方法有PID控制、模糊控制和神经网络控制等控制方法[1-3]。PID控制因其具有适应性强和易于实施的特点而被广泛应用，是目前最为广泛采用的控制方法。但PID控制器对于伺服云台这类具有高度复杂性、非线性和强干扰的系统难以取得较高的控制精度[4]。为克服PID控制的固有缺点，文献[5]提出了将PID控制与模糊控制相结合，构成模糊自整定PID控制器。但对于PID参数和模糊增益的设定主要依靠试验归纳和经验推导。文献[6]提出一种新型的元启发算法称为布谷鸟搜索算法(cuckoo search，CS)，其对于参数的全局优化上具有不易于陷入局部最优、搜索速度快和搜索精度高的特点。本文结合模糊 PID控制器和布谷鸟搜索算法的特点，设计了一种基于布谷鸟搜索算法的模糊自整定PID控制器，进一步优化伺服云台的控制性能。

1 基于布谷鸟搜索的伺服云台控制器设计

伺服云台的关键指标在于其运行的精度和平稳性。即要求其对于负载扰动进行快速反应的同时，具有良好的稳态特性。因此本文所设计的模糊自整定PID控制器以伺服电机转子位置为控制对象，构建位置环控制器。伺服云台应能够稳定地保持在期望转角位置，并实时跟踪动态变化的转角位置。……