山东交通学院宋传明获国家专利权
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龙图腾网获悉山东交通学院申请的专利一种考虑不确定性与多约束的柔性关节模型预测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:CN121157025B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-03-31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:202511424686.1,技术领域涉及:B25J9/16;该发明授权一种考虑不确定性与多约束的柔性关节模型预测控制方法是由宋传明设计研发完成,并于2025-09-30向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种考虑不确定性与多约束的柔性关节模型预测控制方法在说明书摘要公布了:本发明提供了一种考虑不确定性与多约束的柔性关节模型预测控制方法,属于柔性关节驱动控制领域,包括:在模型预测控制方法框架下,将关节避障、饱和、速度等限制条件描述为最优控制问题下的不等式约束,得到多约束柔性关节驱动系统具有线性二次规划形式的最优控制律;设计一种离散形式的未知状态估计器,在仅已知关节惯量、刚度参数名义值的情况下实现对关节不确定扰动的估计;设计约束自适应分级规划方法,根据关节运动环境的变化动态调整避障、饱和等约束条件的优先级,在尽可能满足更多约束的情况下提高控制问题的可解性。该方法同时考虑了不确定扰动与多约束冲突对柔性关节控制的影响,使柔性关节在不确定扰动影响下实现轨迹跟踪与自主避障。
本发明授权一种考虑不确定性与多约束的柔性关节模型预测控制方法在权利要求书中公布了:1.一种考虑不确定性与多约束的柔性关节模型预测控制方法,其特征在于,包括以下步骤: 构建包括集总扰动的柔性关节动力学模型并设置多约束条件,基于所述柔性关节动力学模型获取关节运动状态数据和模型名义值; 将所述关节运动状态和模型名义值输入未知状态估计器,得到集总扰动的估计值;所述集总扰动具体包括关节惯量增量、关节刚度增量、电机转子及输出轴转动惯量增量、手臂连杆侧与电机侧的摩擦力矩、关节及手臂连杆非线性重力项和外部未知扰动; 构建预测模型,将所述关节运动状态数据和集总扰动的估计值输入所述预测模型,构建柔性关节多约束优化控制问题;将所述柔性关节多约束优化控制问题转化为二次规划问题,引入松弛变量,并基于避障权重系数和饱和权重系数动态生成的优先级矩阵对所述多约束条件进行自适应分级规划,得到重构后的目标函数;对所述重构后的目标函数求解得到最优预测控制增量,所述最优预测控制增量作为驱动电机的输入信号控制关节运动;其中,所述避障权重系数基于关节与障碍物实时距离动态调节,所述饱和权重系数基于关节驱动力矩实时裕度动态调节。
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