恭喜中国科学院合肥物质科学研究院孙智涌获国家专利权
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龙图腾网恭喜中国科学院合肥物质科学研究院申请的专利面向姿态调控的感存算一体化装置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:CN119165880B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-03-18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:202411566459.8,技术领域涉及:G05D1/49;该发明授权面向姿态调控的感存算一体化装置是由孙智涌;宋博;蔡斌;张强;成二康设计研发完成,并于2024-11-05向国家知识产权局提交的专利申请。
本面向姿态调控的感存算一体化装置在说明书摘要公布了:本发明涉及面向姿态调控的感存算一体化装置,包括由忆阻器阵列形成的硬件神经网络,硬件神经网络接受来自姿态传感器的姿态模拟信号输入以及外部姿态控制指令,硬件神经网络输出模拟控制信号至被控对象驱动器;硬件神经网络的网络结构与软件训练的姿态调控网络的网络结构对应,且硬件神经网络中每一忆阻器的电导值基于姿态调控网络中对应神经元的权重值确定。本发明通过将高性能姿态控制器的算法设计与端到端硬件神经网络的设计融合到一起,能够实现全角度范围收敛效果,且具备更快速的有限时间收敛能力,同时该模拟信号系统具备更高的响应带宽。
本发明授权面向姿态调控的感存算一体化装置在权利要求书中公布了:1.一种面向姿态调控的感存算一体化装置,其特征在于,包括由忆阻器阵列形成的硬件神经网络,硬件神经网络接受来自姿态传感器的姿态模拟信号输入以及外部姿态控制指令,硬件神经网络输出模拟控制信号至被控对象驱动器;硬件神经网络的网络结构与软件训练的姿态调控网络的网络结构对应,且硬件神经网络中每一忆阻器的电导值基于姿态调控网络中对应神经元的权重值确定;姿态调控网络的训练数据集基于有限时间收敛姿态控制器得到:基于有限时间收敛姿态控制器构建有监督训练数据集,其中,为被控系统状态量,为对应系统的模拟控制信号,为惯导加速度信号,为惯导角速度信号,为观测量,三者表达被控对象的姿态状态;为外部姿态控制指令,作为网络输入;为模拟控制信号,作为训练标签;首先,基于有限时间收敛姿态控制器,获取并构造有监督训练数据集,然后构造复杂推理网络模型,其中,为当前驱动输出,为下一时刻驱动输出,为当前系统状态量,为推理网络;为高斯分布函数,其中,为均值网络,为方差网络;基于所述有监督训练数据集训练所述复杂推理网络模型;基于训练完成的所述复杂推理网络模型生成能够用于所述姿态调控网络训练的仿真训练数据;最后至少应用复杂推理网络模型所生成的仿真数据集作为训练数据集训练所述姿态调控网络;用于构建有监督训练数据集的有限时间收敛控制器中,被控对象的动力学方程为: 其中,为被控对象旋转惯量估计值;表示姿态矩阵;为系统驱动扭矩;表示对旋转速度向量构建反对称矩阵;角速度误差: 其中,为三维指定旋转速度;为指定当前姿态;构建分段变化的指定姿态生成律如: 其中,分别为期望姿态矩阵的第一列,第二列和第三列在时刻的数据,为由方位姿态角度构建的方位向量,为期望加速度,为重力加速度,为分段的指令加速度,为分段的指令z轴姿态角度,为估计时刻加速度,为估计时刻角度;针对角速度误差和期望姿态,构造角速度误差变化率表达如下: 其中,将系统角加速度取为控制量;针对控制量,构造控制量的表达如下, 其中,为物理系统驱动力矩;各分量表达如下, 其中,、、分别为x轴、y轴和z轴的姿态角度误差,、、分别为x轴、y轴和z轴的角速度误差;为的反馈增益矩阵;为的指数增益矩阵,且其各元素为小于1的正数;有如下表达: 。
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