1.基于数据驱动的Franka‑Panda机械臂容错跟踪控制方法,包括以下步骤:
1)采集系统历史输入输出信息,构建包含故障信息的动态数据模型;
2)建立基于径向基函数神经网络的故障补偿机制;
3)构建基于动态数据模型的传感器数据包丢失的补偿算法;
4)推导基于数据驱动的容错控制器;
所述步骤1)具体包括:
采用如下机器人系统:
(1)
其中 表示机械臂关节空间的角度, 表示控制输入力矩, 为未知的函数,表示故障函数, 和 是未知的参数;
为设计关节空间柔性机械臂控制器,经过推导将式(1)转化成如下形式: (2)其中 , 是系统的伪偏导参数, 为未知的向量;
所述步骤2)具体包括:
从公式(2)中发现,机器人控制器的控制性能会受到故障函数 的影响;由于径向基函数的非线性性质,径向基函数神经网络的训练输出能够补偿非线性故障函数;
定义网络输入: ,其中 ,得到以下神经网络的补偿值:
(3)其中 为期望权重, 为高斯向量, 为逼近误差;
设计如下在线权值估计方式:
(4)其中 是自由选择的参数;
因此,确定如下网络输出方程: (5)所述步骤3具体包括:
将式(5)代入式(2),得到新的系统动态数据模型: (6)定义变量 和 :
(7) (8)其中, 是系统输出角度 的预测值;
因此,在传感器数据 丢失时候,利用式(8)‑式(9)进行有效估计: (9)所述步骤4)具体包括:在每个时间步骤,以最小化预定义的成本函数估计关键参数,进而设计数据驱动控制器,包括以下步骤:
41.构建基于输入输出数据的参数估计算法:定义如下包含跟踪误差的准则函数:(10)
将(2)代入(10),进行 得到如下最优估计算法: (11)其中 能够增加控制器的灵活性;
42.求解容错控制器:
引入如下输入准则函数:
(12)其中 为人为选择的参数;
对准则函数极小化,得到如下控制输入: (13)。
2.如权利要求1所述的基于数据驱动的Franka‑Panda机械臂容错跟踪控制方法,其特征在于:构建基于动态数据模型的传感器数据丢失补偿算法,包括:控制周期T设为 ,即使用每 从系统获得的数据进行构建动态数据模型;设置参数 ,对于每次迭代,考虑沿轨迹测量数据,进行更新所需要的权值 ,神经网络参数设置如下:在每个控制周期中,使用临近数据点求解 ,即在每个时间间隔内 。
3.基于数据驱动的Franka‑Panda机械臂容错跟踪控制装置,其特征在于,包括存储器和一个或多个处理器,所述存储器中存储有可执行代码,所述一个或多个处理器执行所述可执行代码时,用于实现权利要求1‑2中任一项所述的基于数据驱动的Franka‑Panda机械臂容错跟踪控制方法。
4.一种计算机可读存储介质,其特征在于,其上存储有程序,该程序被处理器执行时,实现权利要求1‑2中任一项所述的基于数据驱动的Franka‑Panda机械臂容错跟踪控制方法。