恭喜山东科技大学王晓敏获国家专利权
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龙图腾网恭喜山东科技大学申请的专利一种移动机器人轨迹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:CN119225383B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-05-23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:202411773712.7,技术领域涉及:G05D1/43;该发明授权一种移动机器人轨迹跟踪控制方法是由王晓敏;隋浩月;井长江;孙振东;杨睿设计研发完成,并于2024-12-05向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种移动机器人轨迹跟踪控制方法在说明书摘要公布了:本申请涉及机器人控制技术领域,特别是涉及一种移动机器人轨迹跟踪控制方法。该方法包括:基于一机器人模型确定其在控制系统控制下的运动学方程,设定一参考轨迹作为全局参考轨迹,基于运动学方程和全局参考轨迹的定义轨迹跟踪误差,基于轨迹跟踪误差建立位置误差模型;对运动学方程及位置误差模型进行离散化处理,得到移动机器人的运动学离散模型及误差离散模型;定义成本函数,基于成本函数设定事件触发机制的触发条件和触发间隔,在触发条件满足时,求解有限预测时域的最优控制问题,得到最优控制序列和相应的状态轨迹。通过本申请实现减少MPC在线计算量,提高控制算法的适应性和鲁棒性。
本发明授权一种移动机器人轨迹跟踪控制方法在权利要求书中公布了:1.一种移动机器人轨迹跟踪控制方法,其特征在于,包括:模型建立步骤,基于一机器人模型确定其在控制系统控制下的运动学方程,设定一参考轨迹作为全局参考轨迹,基于所述运动学方程和所述全局参考轨迹的定义轨迹跟踪误差,基于所述轨迹跟踪误差建立位置误差模型;离散处理步骤,对所述运动学方程及位置误差模型进行离散化处理,得到移动机器人的运动学离散模型及误差离散模型;最优控制步骤,定义成本函数,基于所述成本函数设定事件触发机制的触发条件和触发间隔,在触发条件满足时,求解有限预测时域的最优控制问题,得到最优控制序列和相应的状态轨迹,所述成本函数包括阶段成本、终端成本;其中,所述成本函数为与所述误差离散模型相关的函数;所述触发条件配置为:,为可调参数,是扰动上界,为李普希兹常数,是采样周期,为第步开环控制的实际轨迹,为第步开环控制的最优状态轨迹,触发事件序列为,其中指的是触发时刻;将一离散控制障碍函数引入所述成本函数,则成本函数表示为如下计算模型: ,其中,阶段成本表示为:; 为轨迹状态误差的加权平方和,为控制输入的加权平方和,终端成本表示为:,为轨迹终端状态误差的加权平方和,,,,分别为成本函数的权重矩阵,为预测时域长度; , ,为可调参数,用于调整惩罚项的权重,为的数量,是的最大允许值;将所述离散控制障碍函数引入MPC框架求解最优控制问题,则最优控制问题表示为如下计算模型: 其中, 为预测起点状态误差,与当前实际误差一致; 表示使用当前时刻的状态初始化预测状态变量; 为预测时刻的状态误差,为预测时刻的状态误差; 表示下一时刻的状态由上一时刻状态经系统函数进行更新,即通过状态转移函数和控制输入来更新状态误差; 为预测时刻的控制输入,表示输入约束,确保输入不会超过系统的承受范围而出现系统失稳的情况,U为控制输入约束条件,为终端约束, ,, ,为安全容错距离,为障碍物最大半径;所述触发事件序列中,触发时刻满足,其中,触发间隔用于表示为上一时刻最优控制量连续作用的时间,设定避障过程为事件触发机制的触发条件,所述触发间隔优化配置为: ,sup{}为上确界函数。
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