華中科技大學楊吉祥獲國家專利權
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龍圖騰網獲悉華中科技大學申請的專利一種基于力反饋的變剛度執行器力-剛度閉環控制方法及系統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:CN119526418B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-09-23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:202411894013.8,技術領域涉及:B25J9/16;該發明授權一種基于力反饋的變剛度執行器力-剛度閉環控制方法及系統是由楊吉祥;湯旭;丁漢設計研發完成,并于2024-12-20向國家知識產權局提交的專利申請。
本一種基于力反饋的變剛度執行器力-剛度閉環控制方法及系統在說明書摘要公布了:本發明屬于機器人控制領域,公開了一種基于力反饋的變剛度執行器力?剛度閉環控制方法及系統,該方法包括非線性PID控制方法,剛度閉環控制方法及參數整定方法與流程。本發明通過基于雙曲正割構造的非線性PID控制方法,能夠有效提升高度非線性的系統和復雜擾動環境下的力控制精度;基于力反饋的剛度閉環控制方法,有效調節不同剛度環境下的系統剛度特性,提高系統穩定性和力控制精度;基于啟發式算法和綜合目標下的控制系統的參數整定方法,能夠有效對控制系統的多種參數進行整定,保證系統的穩定性。這一綜合技術特征使得該控制方法在機器人技術領域具有靈活性、高效性和適應性。
本發明授權一種基于力反饋的變剛度執行器力-剛度閉環控制方法及系統在權利要求書中公布了:1.一種基于力反饋的變剛度執行器力-剛度閉環控制方法,其特征在于,該方法包括非線性PID控制方法,剛度閉環控制方法及參數整定方法與流程; 所述參數整定方法與流程為: S1:被控制系統辨識 S2:非線性PID的線性參數辨識:KP,KI,KD S3:非線性PID的非線性增益函數參數辨識:HPe,HIe,HDe S4:剛度控制律參數辨識:α1、α2和α3 所述S1中的被控制系統參數辨識可以通過掃頻法、偽隨機序列法得到系統的傳遞函數; 所述S2中的線性參數辨識可以通過經驗積累法、Ziegler-Nichols法、Cohen-Coon法; 所述S3中的非線性增益函數參數辨識采用啟發式優化算法實現,但是限定其算法優化目標為被控制系統輸出量與非線性PID控制輸出量方差的加權作為目標函數,其表達式為 式中α和β為權重,J為優化目標;為被控制系統輸出量的方差,用于評判系統輸出的穩定性;非線性PID控制輸出量方差,用于評價非線性PID控制系統的抗擾動能力;當被控制系統較為穩定,外界擾動比較小,可以設置較大的α值,當外界擾動比較大,可以設置較大的β值; 所述S3中的啟發式優化算法參數整定過程中,被控制系統輸出期望值設定為0,在被控制系統中輸出設定隨機擾動,剛度控制律未應用; 所述S4中的剛度控制律參數辨識采用啟發式優化算法實現,但是限定其算法優化目標為被控制系統輸出量與控制系統輸出量方差的加權作為目標函數,其表達式為 式中α和β為權重,J為優化目標;為被控制系統輸出量的方差,用于評判系統輸出的穩定性;為非線性PID控制輸出量方差,剛度控制率控制輸出量方差,用于評價整個控制系統的抗擾動能力; 所述S4中的啟發式優化算法參數整定過程中,被控制系統輸出期望值設定為0,在被控制系統中輸出設定隨機擾動。
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