恭喜杭州电子科技大学李建宁获国家专利权
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龙图腾网恭喜杭州电子科技大学申请的专利基于多边遥操作系统的H无穷模糊容错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:CN114594690B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-04-29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:202210252354.X,技术领域涉及:G05B13/04;该发明授权基于多边遥操作系统的H无穷模糊容错控制方法是由李建宁;陈扬杰;杨婉莹;刘光宇;王康宇;张帆设计研发完成,并于2022-03-15向国家知识产权局提交的专利申请。
本基于多边遥操作系统的H无穷模糊容错控制方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种基于多边遥操作系统的H无穷模糊容错控制方法,首先将非线性多边遥操作系统建模为具有通信时变时滞的T‑S模糊系统。接着根据执行器部分失效和多类型的通信时延的特点,通过运用自由权矩阵的方法来建立H无穷模糊容错架构。其中主从机器人之间的通信时延是异步且时变的。接着通过建立模态相关的Lyapunov‑Krasovskii泛函,得到使闭环系统不仅随机均方稳定,而且具有指定H∞噪声抑制性能的充分条件。然后,处理了充分条件下矩阵不等式的非线性,利用Matlab求出控制器增益。本发明在兼顾系统随机均方稳定性的同时又具有H∞扰动抑制性能,设计了一个异步容错控制器,使得系统在存在执行器故障的时候仍然能保持可观的运行状态。
本发明授权基于多边遥操作系统的H无穷模糊容错控制方法在权利要求书中公布了:1.一种基于多边遥操作系统的H无穷模糊容错控制方法,其特征在于,包括如下步骤:S1、通过动力学模型来模拟多边遥操作系统;所述动力学模型为欧拉-拉个朗日动力学模型,表示如下: 其中j={m,s},角标m表示主机器人,角标s表示从机器人,i={1,...,N}代表对应机器人的序号,分别代表关节空间上的加速度量,速度量以及位移量;代表惯性力矩阵;表示科里奥利效应和离心效应;和表示人类操作者力以及环境力;而代表主机器人和从机器人的控制力矩;S2、设置控制力矩使的动力学模型具备重力补偿效果,重力补偿的形式为从而得到: S3、将多主多从遥操作系统拆分为由两个主机器人和两个从机器人组成的操作系统,得到新动力学模型;所述主机器人和从机器人均是两个自由度,并定义xji1=qji1,xji2=qji2,而且j={m,s},i={1,...,N},从而动力学模型可被重新写成: 其中: 这里,mji1表示第一个连杆的重量,mji2表示第二个连杆的重量,li1为第一个连杆的长度,li2为第二个连杆的长度,j={m,s},角标m表示主机器人,角标s表示从机器人,i={1,...,N}代表对应机器人的序号;S4、根据多边遥操作系统中执行器的故障分布设计控制器;所述控制器设为uFt=Mut,且执行器的故障分布矩阵M=diag{m1,m2,...,mp}满足 当ma=1时,表示执行器没有发生故障;当ma=0时,表示执行器是完全失效的;当0<ma<1时,表示执行器发生了部分失效故障;S5、通过T-S模糊控制模型来模拟带执行器部分失效的多边遥操作系统,得到:主机器人的模糊系统模型: 从机器人的模糊系统模型: S6、根据主从机器人之间的时间延迟建立控制律;所述控制律的建立方法:S6-1、对主机器人的模糊系统模型,选取下面的模糊逻辑控制器:第k个控制规则:IFyi1tisΨik1and...andyiptisΨikp, 其中k=1,2,...,L,Ψikp是模糊设定,L是IF-THEN规则的数目,yi1t,...,yipt是前提变量;S6-2、得到主机器人的模糊控制律: S6-3、同理,可以得到从机器人的模糊控制律: 这里,假设状态向量xmit和xsit是可测的,且当i=1时,当i=2时,并且βi和是主导因子,其中βi∈0,1,i={1,2}S7、建立基于故障分布的多边遥操作系统的状态方程;所述多边遥操作系统的状态方程为: 归纳整理可得: 其中: 定义zit为控制器输出: S8、针对多边遥操作系统的状态方程通过选择合适的李雅普诺夫函数,实现容错控制;S9、容错控制优化,即设计控制器的增益,所述容错控制优化包括:一次优化给出合适的矩阵和设计控制器增益为则步骤S7描述的闭环系统是在H∞干扰衰减水平γ下的均方稳定,如果存在正定矩阵以及正的标量γ和合适维度的矩阵则下列不等式成立: 这里分别是线性矩阵不等式内的元素,其由已经陈述的基本元素所构成,代表了一个线性矩阵不等式;二次优化如果存在正定矩阵以及正标量γ>0,σa>0,a=1,2,3,...,16和具有恰当维度的矩阵则步骤S7描述的闭环系统是在H∞干扰衰减水平γ下的均方稳定,且下面的不等式成立: 这里分别是线性矩阵不等式Ω内的元素,其由已经陈述的基本元素所构成,Ω代表了一个线性矩阵不等式。
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