恭喜合肥工业大学平兆武获国家专利权
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龙图腾网恭喜合肥工业大学申请的专利一种基于自适应摩擦补偿的机械臂内模控制方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN116175590B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-03-14发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202310290508.9,技术领域涉及:B25J9/16;该发明授权一种基于自适应摩擦补偿的机械臂内模控制方法是由平兆武;徐成涛;张文军;黄云志设计研发完成,并于2023-03-23向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于自适应摩擦补偿的机械臂内模控制方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种基于自适应摩擦补偿的机械臂内模控制方法,涉及机械臂系统控制领域;该方法包括:步骤1,建立n自由度机械臂系统的动力学模型;步骤2,设计内模,将机械臂系统的位置跟踪和干扰抑制问题转化为由该系统和内模组成的增广系统的镇定问题;步骤3,设计最终控制器,对摩擦力进行补偿并解决增广系统的镇定问题。本发明针对机械臂系统在实际运行中存在外部力矩扰动和摩擦力的情况,设计了基于自适应摩擦补偿的内模控制器,在允许系统参数未知的情况下,可以对机械臂系统进行干扰抑制和摩擦补偿,从而实现对机械臂关节的高精度位置跟踪控制和速度跟踪控制。
本发明授权一种基于自适应摩擦补偿的机械臂内模控制方法在权利要求书中公布了:1.一种基于自适应摩擦补偿的机械臂内模控制方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1:建立n自由度机械臂系统的动力学模型;步骤2:设计内模,将机械臂系统的位置跟踪和干扰抑制问题转化为由该系统和内模组成的增广系统的镇定问题;步骤3:设计最终控制器,对摩擦力进行补偿并解决增广系统的镇定问题;步骤1中,建立n自由度机械臂系统的动力学模型,其过程如下:1.1,根据欧拉—拉格朗日方法建立n自由度机械臂系统的动力学模型如下: 其中分别为机械臂的关节位置和速度向量,为正定对称的惯性矩阵,为向心力和科里奥利力矩,为重力矩,为输入力矩,为摩擦力矩,为外界扰动;上述机械臂系统具有以下性质:性质1:矩阵和满足以下条件: 性质2:机械臂模型可进行下列参数线性化变换: 其中均为已知矩阵,满足为机械臂中不确定参数;1.2,假设机械臂关节位置期望值为qd,且qd,均为连续有界信号,外部力矩干扰τdt=[τd1t,…,τdnt]T为有限个阶跃信号和正弦信号的组合,形式如下: 其中ai0为常数,ki为正弦信号的个数,aij,ωij,φij分别为正弦信号的幅值,频率和相位;1.3,定义跟踪误差e=q-qd和其中α为一个正常数,进一步可得取则有: 1.4,系统1可以写为如下形式: 结合性质2,6式可以进一步写为: 1.5,引入Stribeck摩擦力模型对机械臂关节摩擦力矩进行描述,第i关节的摩擦力矩形式如下: 其中对于i=1,…,n,fci为库伦摩擦系数,fsi为静摩擦系数,fvi为黏性摩擦系数,为Stribeck速度,δ为经验参数;定义 则机械臂摩擦力可表示为其中为已知矩阵,β为未知参数向量。
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