南昌大学杨晓辉获国家专利权
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龙图腾网获悉南昌大学申请的专利一种基于模糊降阶观测器的反步法的终端滑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:CN116476069B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-04-03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:202310542639.1,技术领域涉及:B25J9/16;该发明授权一种基于模糊降阶观测器的反步法的终端滑模控制方法是由杨晓辉;汤丑焱;胡誉尹;邓福伟;邓叶恒;张忠炼设计研发完成,并于2023-05-15向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于模糊降阶观测器的反步法的终端滑模控制方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种基于模糊降阶观测器的反步法的终端滑模控制方法。针对机械臂所构建的动力模型具有不确定性,为了逐步提高轨迹跟踪的精度和速度,建立了一种结合摩擦力模型Dahl与机械臂动力学模型新的系统模型,通过设计利用模糊降阶观测器用来估计扰动大小,对于扰动观测值的力矩进行补偿,再通过反步法将复杂的非线性系统分解成不超过系统阶数的子系统,对于结构的不确定性,利用改进的非奇异性快速终端滑模控制器,并且设计了自适应律,再通过李雅普诺夫证明了系统的稳定性,最后将其控制方法运用机械臂控制系统中,在系统外部非线性不确定干扰情况下,并保证控制的鲁棒性。
本发明授权一种基于模糊降阶观测器的反步法的终端滑模控制方法在权利要求书中公布了:1.一种基于模糊降阶观测器的反步法的终端滑模控制方法,其特征在于,包括如下步骤: 步骤一:结合机械臂动力学Dhal摩擦力模型构建新的动力学模型,所述Dhal摩擦力模型为位移的函数,与速度无关,包括: 其中:f代表摩擦力,Fc为库伦摩擦力,q代表位移量;D0为刚度系数;为负载与接触面之间的相对速度,α为曲率有关的系数;将摩擦力模型带入到机械臂动力学模型当中: 其中:为机械臂关节的角位移,角速度及角加速度向量;Mq是正定惯性矩阵;为离心力和哥氏力相关矩阵;Gq为重力矢量,为传统机械臂摩擦力矩阵,为Dhal摩擦力矩阵,τ为关节控制力矩输入向量,τd为机械臂外部扰动的不确定项;其中,由于Mq,Gq由于存在精度问题,将Mq,Gq分解为M0q,G0q,以及不确定部分ΔMq,ΔGq; 步骤二:基于步骤一的动力学模型,设计一个预估干扰的模糊降阶观测器,所述观测器通过模糊系统动态优化带宽:以观测器误差及其导数作为输入,以观测器带宽作为输出设计模糊系统,引入权重系数向量φ和模糊基向量的通过调整带宽,且让w1=q,w3=f,则M0q为M0w1;观测器核心表达式为: 其中,p0为观测器带宽;为wii=1,2,3的估计值,为观测器误差; 步骤三:基于步骤二中的模糊降阶观测器中设定一个自适应律保证系统的稳定性; 步骤四:设定新型的非奇异性终端滑模面结合前者步骤中观测器估计的干扰,利用反演控制的方法构建力矩,同时利用李雅普诺夫去证明系统的稳定性。
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