恭喜山东科技大学于蓉蓉获国家专利权
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龙图腾网恭喜山东科技大学申请的专利一种基于U-K理论的移动机器人控制方法及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:CN115202345B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-03-28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:202210767437.2,技术领域涉及:G05D1/43;该发明授权一种基于U-K理论的移动机器人控制方法及装置是由于蓉蓉;陆嗣;白金栋;李晨鸣;王国锋;赵旭设计研发完成,并于2022-06-30向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于U-K理论的移动机器人控制方法及装置在说明书摘要公布了:一种基于U‑K理论的移动机器人控制方法及装置,属于计算机技术领域,该方法包括:建立移动机器人的动力学模型,以便控制器能提供准确的伺服控制力;基于Udwadia‑Kalaba方程获得移动机器人理想状态下所需要的伺服控制力p1;获得为弥补移动机器人初始条件不满足约束时,控制器所需提供的伺服控制力p2;当移动机器人存在质量和惯性不确定性时,通过改变控制器中的自适应参数,获得使移动机器人达到期望状态所需的伺服控制力p3;移动机器人的控制器根据其所处的状态驱动轮毂电机产生相应的伺服控制力τ=p1+p2+p3。本发明中的控制器能实时计算出移动机器人达到预定约束所需的精确解析力,进而对车轮转角进行控制,使其到达安全稳定的状态。
本发明授权一种基于U-K理论的移动机器人控制方法及装置在权利要求书中公布了:1.一种基于U-K理论的移动机器人控制方法,其特征在于,包括以下步骤:S1、建立移动机器人的动力学模型,以便控制器能提供准确的伺服控制力,控制器采用基于泄露型的自适应鲁棒控制器;S2、基于Udwadia-Kalaba方程获得移动机器人理想状态下所需要的伺服控制力p1;S3、获得为弥补移动机器人初始条件不满足约束时,控制器所需提供的伺服控制力p2;S4、当移动机器人存在质量和惯性不确定性时,通过改变控制器中的自适应参数,获得使移动机器人达到期望状态所需的伺服控制力p3;S5、移动机器人的控制器根据其所处的状态驱动轮毂电机产生相应的伺服控制力τ=p1+p2+p3;所述S4具体过程为:由于机器人在工作状态下存在不确定性的影响,移动机器人需要提供额外的伺服控制力,伺服控制力p3为: 其中,为自适应参数向量,q为移动机器人广义坐标,t为时间,为移动机器人速度,为惯性矩阵的标称部分,A为m'×n'维一阶约束矩阵系数矩阵,P为m'×m'维的常系数矩阵,分别为控制力p3的控制参数: 满足以下不等式: 其中,c为一阶约束矩阵,σ为不确定参数,C为科氏力或离心力的系数矩阵,ΔC为科氏力或离心力的系数矩阵的不确定部分,G为移动机器人重力;自适应参数向量满足下面的自适应率: 其中,L1,L2为自适应率的常数控制项,β为移动机器人的追踪误差,δ'为泄露项参数1,λ为泄露项参数2,l为泄露项参数的个数;移动机器人的动力学模型表示为: 其中,M为移动机器人的惯性矩阵,为移动机器人加速度,τt为移动机器人的控制输入;将质量和惯性的不确定性考虑到其中: 其中,ΔM为惯性矩阵的不确定部分,为科氏力或离心力的系数矩阵的标称部分,Cfl,Cfr,Crl,Crr分别为移动机器人左前轮、右前轮、左后轮、右后轮轮胎的侧偏刚度,lf为移动机器人质心到前轮轴的距离,lr为移动机器人质心到后轮轴的距离,u为移动机器人的纵向速度,Fix为轮胎纵向力,i=fl,fr,rl,rr,Δm为移动机器人质量的不确定性,为移动机器人质量的标称性,ΔI为移动机器人转动惯量的不确定性,为移动机器人转动惯量的标称性,J为由轮胎刚度和轮胎所受横向力所决定的常数矩阵,θ为移动机器人前后轮的转向角矩阵,δf为前轮转向角,δr为后轮转向角。
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