廣州大學趙志甲獲國家專利權
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龍圖騰網獲悉廣州大學申請的專利一種基于輸入磁滯的柔性機械臂的角度跟蹤控制方法獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN116117795B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-09-19發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202211606091.4,技術領域涉及:B25J9/16;該發明授權一種基于輸入磁滯的柔性機械臂的角度跟蹤控制方法是由趙志甲;劉奕銘;蔡磊;鄒濤設計研發完成,并于2022-12-14向國家知識產權局提交的專利申請。
本一種基于輸入磁滯的柔性機械臂的角度跟蹤控制方法在說明書摘要公布了:本發明涉及柔性機械臂控制技術領域,且公開了一種基于輸入磁滯的柔性機械臂的角度跟蹤控制方法,包括以下步驟:S1、建立系統的動力學模型;S2、構建基于磁滯逆算子的控制器τt;S3、構建Lyapunov函數Wt并分析具有輸入磁滯的柔性機械臂系統的穩定性;S4、利用MATLAB平臺對系統進行數值仿真;S5、驗證系統的穩定性,對基于Bouc?Wen類型的輸入磁滯的單連桿柔性機械臂系統設計了一種逆補償邊界控制方法,實現在抵消執行器輸入磁滯影響的基礎上,系統可以振動抑制和角度跟蹤。
本發明授權一種基于輸入磁滯的柔性機械臂的角度跟蹤控制方法在權利要求書中公布了:1.一種基于輸入磁滯的柔性機械臂的角度跟蹤控制方法,其特征在于,包括以下步驟: S1、建立系統的動力學模型; S2、構建基于磁滯逆算子的控制器; S3、構建Lyapunov函數并分析具有輸入磁滯的柔性機械臂系統的穩定性; S4、利用MATLAB平臺對系統進行數值仿真; S5、驗證系統的穩定性; 所述步驟S1中,系統的動力學模型,為了表示方便,對部分公式進行如下簡化: ,,,, ,,,; 單連桿柔性機械臂系統的動能表示為: 其中,表示單連桿機械臂空間變量,表示時間變量,s是柔性機械臂的長度,代表柔性機械臂的單位長度均勻質量,代表柔性機械臂電機的轉動慣量,機械臂在XOY坐標下的絕對位移定義為,代表是柔性機械臂在XOY坐標系下在位置y,時刻t的彈性形變,表示柔性機械臂的電機旋轉角位置,單連桿柔性機械臂系統的勢能表示為: , 其中,T和EI分別表示柔性機械臂的張力和彎曲剛度,由阻尼和外界擾動所做的虛擬功為: , 其中,為柔性機械臂的阻尼系數,是變分符號,控制器對柔性機械臂系統的虛功: , 其中,是柔性機械臂系統的輸入控制信號,在柔性機械臂系統上工作的總虛功可得為: , 將系統的動能、勢能、總的虛功代入哈密頓原理Hamiltonprinciple,得到柔性機械臂系統的動力學模型如下: m,1 ,2 ,3 ,(4) 所述步驟S2中,Bouc-Wen類型輸入磁滯的表達式表現為: (5) 其中,是剛度比,是有關系統非線性偽頻率的一個參數,參數和具有相同的符號,是一個輔助變量,它的變化取決于輸入及其導數的變化,它由以下非線性一階微分方程生成:,6 其中,分別描述磁滯的形狀和振幅,n影響了從初始斜率到漸近線斜率的變換的光滑性,定義如下: 預期設計的控制為: 7 其中,,, 8 邊界控制律為: (9) 其中,,是增益參數; 所述步驟S3中,定義單連桿柔性機械臂系統的Lyapunov函數為: , 其中, 表示的是能量項; ,表示誤差項; ,表示耦合項; 其中,],驗證Lyapunov函數的正定性和有界性,然后再驗證的負定性,得出系統是符合漸進穩定的。
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