一种可重构机械臂事件触发分散最优容错控制方法及系统.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115890650A(43)申请公布日2023.04.04(21)申请号202211061508.3(22)申请日2022.09.01(66)本国优先权数据202210544029.02022.05.18CN(71)申请人长春工业大学地址130012吉林省长春市朝阳区延安大街2055号(72)发明人董博潘强安天骄马冰张振国朱明超李元春(74)专利代理机构北京方圆嘉禾知识产权代理有限公司11385专利代理师程华(51)Int.Cl.B25J9/16(2006.01)权利要求书4页说明书18页附图4页(54)发明名称一种可重构机械臂事件触发分散最优容错控制方法及系统(57)摘要本发明公开了一种可重构机械臂事件触发分散最优容错控制方法及系统，涉及机器人控制系统及控制算法技术领域。方法包括：建立事件触发机制，构建事件触发分散鲁棒控制器对动力学模型的可量测部分和不确定函数项进行补偿，得到事件触发分散控制律和事件触发分散鲁棒控制律，构建事件触发自适应故障观测器对非仿射执行器故障进行观测，并采用单评判神经网络求解得到事件触发分散近似最优容错控制律；根据事件触发分散控制律、事件触发分散鲁棒控制律及事件触发分散近似最优容错控制律，确定可重构机械臂系统的分散最优容错控制律。本发明能够实现对系统运行过程中突发的非仿射执行器故障进行有效的辨识和处理，保证系统控制性能和稳定性。CN115890650ACN115890650A权利要求书1/4页1.一种可重构机械臂事件触发分散最优容错控制方法，其特征在于，所述方法包括：获取可重构机械臂系统的关节位置、关节速度和关节加速度，并基于关节力矩反馈技术，构建所述可重构机械臂系统的动力学模型；基于所述动力学模型，构建所述可重构机械臂系统在无故障情况下的无限时域值函数，并求解得到对应的分散最优跟踪控制律；建立事件触发机制，并基于所述事件触发机制及所述动力学模型，构建所述可重构机械臂系统的状态空间方程；所述状态空间方程中包括所述动力学模型的可量测部分、所述动力学模型的不确定函数项和所述可重构机械臂系统的非仿射执行器故障；基于所述事件触发机制，构建事件触发分散鲁棒控制器，并采用所述事件触发分散鲁棒控制器对所述可量测部分和所述不确定函数项进行补偿，得到事件触发分散控制律和事件触发分散鲁棒控制律；基于所述事件触发机制，构建事件触发自适应故障观测器，并采用所述事件触发自适应故障观测器对所述非仿射执行器故障进行观测，得到故障观测值；基于所述故障观测值、所述状态空间方程及所述分散最优跟踪控制律，构建事件触发哈密顿‑雅可比‑贝尔曼方程；采用单评判神经网络对所述事件触发哈密顿‑雅可比‑贝尔曼方程进行求解，得到事件触发分散近似最优容错控制律；根据所述事件触发分散控制律、所述事件触发分散鲁棒控制律及所述事件触发分散近似最优容错控制律，确定所述可重构机械臂系统的分散最优容错控制律；所述分散最优容错控制律用于反馈控制所述可重构机械臂系统。2.根据权利要求1所述的可重构机械臂事件触发分散最优容错控制方法，其特征在于，所述基于所述动力学模型，构建所述可重构机械臂系统在无故障情况下的无限时域值函数，并求解得到对应的分散最优跟踪控制律，具体包括：获取所述可重构机械臂系统的期望关节位置、期望关节速度和期望关节加速度，并基于所述期望关节位置、所述期望关节速度、所述期望关节加速度及所述动力学模型，得到所述可重构机械臂系统的位置跟踪误差和速度跟踪误差；基于所述位置跟踪误差和所述速度跟踪误差，构建融合误差函数；基于所述融合误差函数，构建所述可重构机械臂系统在无故障情况下的无限时域值函数；基于所述无限时域值函数，构建无故障情况下的哈密顿‑雅可比‑贝尔曼方程；采用最优化思想，对所述无故障情况下的哈密顿‑雅可比‑贝尔曼方程进行求解，得到对应的分散最优跟踪控制律。3.根据权利要求1所述的可重构机械臂事件触发分散最优容错控制方法，其特征在于，所述基于所述事件触发机制，构建事件触发分散鲁棒控制器，并采用所述事件触发分散鲁棒控制器对所述可量测部分和所述不确定函数项进行补偿，得到事件触发分散控制律和事件触发分散鲁棒控制律，具体包括：基于所述事件触发机制，构建基于模型信息的分散控制器，对所述可量测部分进行补偿，得到事件触发分散控制律；基于所述事件触发机制，构建基于不确定性分解法则的分散鲁棒控制器，对所述不确2CN115890650A权利要求书2/4页定函数项进行补偿，得到事件触发分散鲁棒控制律；所述事件触发分散鲁棒控制器包括基于模型信息的分散控制器和基于不确定性分解法则的分散鲁棒控制器。4.根据权利要求3所述的可重构机械臂事件触发分散最优容错控制方法，其特征在于，所述基于所述事件触发机制，构建基于不确定性分解法则的