广州大学赵志甲获国家专利权
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龙图腾网获悉广州大学申请的专利一种基于输入磁滞的柔性机械臂的角度跟踪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:CN116117795B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-19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:202211606091.4,技术领域涉及:B25J9/16;该发明授权一种基于输入磁滞的柔性机械臂的角度跟踪控制方法是由赵志甲;刘奕铭;蔡磊;邹涛设计研发完成,并于2022-12-14向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于输入磁滞的柔性机械臂的角度跟踪控制方法在说明书摘要公布了:本发明涉及柔性机械臂控制技术领域,且公开了一种基于输入磁滞的柔性机械臂的角度跟踪控制方法,包括以下步骤:S1、建立系统的动力学模型;S2、构建基于磁滞逆算子的控制器τt;S3、构建Lyapunov函数Wt并分析具有输入磁滞的柔性机械臂系统的稳定性;S4、利用MATLAB平台对系统进行数值仿真;S5、验证系统的稳定性,对基于Bouc‑Wen类型的输入磁滞的单连杆柔性机械臂系统设计了一种逆补偿边界控制方法,实现在抵消执行器输入磁滞影响的基础上,系统可以振动抑制和角度跟踪。
本发明授权一种基于输入磁滞的柔性机械臂的角度跟踪控制方法在权利要求书中公布了:1.一种基于输入磁滞的柔性机械臂的角度跟踪控制方法,其特征在于,包括以下步骤: S1、建立系统的动力学模型; S2、构建基于磁滞逆算子的控制器; S3、构建Lyapunov函数并分析具有输入磁滞的柔性机械臂系统的稳定性; S4、利用MATLAB平台对系统进行数值仿真; S5、验证系统的稳定性; 所述步骤S1中,系统的动力学模型,为了表示方便,对部分公式进行如下简化: ,,,, ,,,; 单连杆柔性机械臂系统的动能表示为: 其中,表示单连杆机械臂空间变量,表示时间变量,s是柔性机械臂的长度,代表柔性机械臂的单位长度均匀质量,代表柔性机械臂电机的转动惯量,机械臂在XOY坐标下的绝对位移定义为,代表是柔性机械臂在XOY坐标系下在位置y,时刻t的弹性形变,表示柔性机械臂的电机旋转角位置,单连杆柔性机械臂系统的势能表示为: , 其中,T和EI分别表示柔性机械臂的张力和弯曲刚度,由阻尼和外界扰动所做的虚拟功为: , 其中,为柔性机械臂的阻尼系数,是变分符号,控制器对柔性机械臂系统的虚功: , 其中,是柔性机械臂系统的输入控制信号,在柔性机械臂系统上工作的总虚功可得为: , 将系统的动能、势能、总的虚功代入哈密顿原理Hamiltonprinciple,得到柔性机械臂系统的动力学模型如下: m,1 ,2 ,3 ,(4) 所述步骤S2中,Bouc-Wen类型输入磁滞的表达式表现为: (5) 其中,是刚度比,是有关系统非线性伪频率的一个参数,参数和具有相同的符号,是一个辅助变量,它的变化取决于输入及其导数的变化,它由以下非线性一阶微分方程生成:,6 其中,分别描述磁滞的形状和振幅,n影响了从初始斜率到渐近线斜率的变换的光滑性,定义如下: 预期设计的控制为: 7 其中,,, 8 边界控制律为: (9) 其中,,是增益参数; 所述步骤S3中,定义单连杆柔性机械臂系统的Lyapunov函数为: , 其中, 表示的是能量项; ,表示误差项; ,表示耦合项; 其中,],验证Lyapunov函数的正定性和有界性,然后再验证的负定性,得出系统是符合渐进稳定的。
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