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专利号: 2024118814188
申请人: 武汉工程大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-12-17
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种通信受限下基于事件触发的多机械臂一致性控制方法,其特征在于,包括:基于代数图论对多机械臂系统建立多机械臂系统模型;

对所述多机械臂系统模型,通过分布式一致性控制算法对各机械臂进行算法控制;

在对各机械臂进行一致性控制时,通过预设事件触发通信协议,控制各机械臂间的通信;

当多个机械臂需要发送状态信息时,通过预设信道调度策略,对所述多个机械臂分配通信信道;

所述分布式一致性控制算法的构建过程,包括:依据机械臂的状态误差以及多智能体一致性理论,设计多机械臂分布式一致性控制输入;

所述一致性控制输入的函数公式为:

其中,i指第i个机械臂,j指第i个机械臂的第j个邻居机械臂,N指第i个机械臂的邻居机械臂的数量, 是t时刻第i个机械臂的控制输入, 是第i个机械臂的广义坐标,是第i个机械臂的第j个邻居机械臂的广义坐标, 是第i个机械臂的广义速度, 是通信拓扑的邻接矩阵中的元素, 是第i个机械臂的事件触发时刻, 是第i个机械臂的下一次事件触发时刻, 是第i个机械臂的第j个邻居机械臂在区间 中的事件触发时刻, 是第i个机械臂的增益矩阵, 是第i个机械臂的广义重力向量。

2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述建立多机械臂系统模型,包括:构建所述多机械臂系统的加权无向图的通信拓扑;

在所述通信拓扑中,建立任一机械臂与其邻居机械臂的通信链路;

将每一个机械臂作为所述通信拓扑的节点,构建任一机械臂的动力学模型。

3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,第i个机械臂的动力学模型为:;

其中,i代表任一机械臂,Z指通信拓扑中的节点集合的数量, 是系统广义惯性矩阵, 是系统包含离心力的科里奥利矩阵, 是广义重力向量, 是t时刻第i个机械臂的控制输入, 是第i个机械臂的广义坐标, 是第i个机械臂的广义速度。

4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,在所述事件触发通信协议中设置事件触发函数与事件触发条件;

任一机械臂的事件检测器对本地的传感器信息进行采样,依据所述事件触发函数进行计算,判断机械臂是否满足所述事件触发条件;

当满足所述事件触发条件时,触发开关闭合,所述任一机械臂的控制输入更新,并将触发时刻的状态信息发送给邻居机械臂。

5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,针对任一所述机械臂,在除所述事件触发时刻之外的其他时间,控制所述任一机械臂不与其邻居机械臂进行信息传输。

6.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述信道调度策略将机械臂发送状态信息分为两个阶段;

其中,第一阶段利用事件触发函数的计算值,根据计算值的大小,提供对应概率的信息传输策略,进行状态信息传输;所述信息传输策略以概率结果判定是否发起通信请求,并在发起通信请求时使用通信信道;

第二阶段对满足事件触发条件但未在第一阶段发起通信请求的机械臂,采用CSMA/CA通信策略,进行状态信息传输。

7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,任一机械臂的工作流程为:事件检测器对所述任一机械臂进行实时检测,所述任一机械臂获取所述任一机械臂自身的状态信息及其邻居机械臂的状态信息,随后判断所述任一机械臂是否满足事件触发条件,若不满足事件触发条件,则继续实时获取所述任一机械臂自身的状态信息及其邻居机械臂的状态信息;

若满足所述事件触发条件,所述任一机械臂利用所述任一机械臂自身的状态信息及其邻居机械臂的状态信息更新自身的控制输入,最后更新状态信息。

8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,所述若满足所述事件触发条件,还包括:所述任一机械臂进入第一阶段的信息传输策略,依据事件触发函数计算值判断第一阶段是否以概率发起通信请求接入无线通信网络并使用通信信道;若所述任一机械臂未在第一阶段发起通信请求,则进入第二阶段采用CSMA/CA通信机制,接入通信信道发送所述任一机械臂状态信息;

若第一阶段以概率发起通信,则接入通信信道发送所述任一机械臂状态信息。