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专利号: 2024100536972
申请人: 浙江工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-08-12
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

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。