浙江大学陈正获国家专利权
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龙图腾网获悉浙江大学申请的专利基于低压体积弹性模量补偿的液压机械臂运动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:CN119610118B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-23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:202411961625.4,技术领域涉及:B25J9/16;该发明授权基于低压体积弹性模量补偿的液压机械臂运动控制方法是由陈正;夏杨修;祁满志;梅德庆设计研发完成,并于2024-12-30向国家知识产权局提交的专利申请。
本基于低压体积弹性模量补偿的液压机械臂运动控制方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种基于低压体积弹性模量补偿的液压机械臂运动控制方法。方法包括:建立包含有效体积弹性模量的多自由度液压机械臂的动力学线性化模型,使用反步法设计自适应鲁棒控制器,将期望关节角度输入自适应鲁棒控制器中,同时进行参数在线自适应更新,自适应鲁棒控制器处理后输出多自由度液压机械臂的虚拟控制流量,进行静态映射后获得阀口控制电压进而对液压阀进行控制;多自由度液压机械臂实时输出实际控制流量、实际关节控制扭矩和实际关节角度至自适应鲁棒控制器中,实现多自由度液压机械臂的运动闭环控制。本发明方法能够在液压机械臂在保持稳定低压的情况下实现高精度的运动跟踪性能。
本发明授权基于低压体积弹性模量补偿的液压机械臂运动控制方法在权利要求书中公布了:1.一种基于低压体积弹性模量补偿的液压机械臂运动控制方法,其特征在于,包括: 第一步,建立包含有效体积弹性模量的多自由度液压机械臂的动力学线性化模型; 第二步,根据多自由度液压机械臂的动力学线性化模型,使用反步法设计多自由度液压机械臂的自适应鲁棒控制器,将多自由度液压机械臂的各个期望关节角度输入自适应鲁棒控制器中进行处理,同时对自适应鲁棒控制器进行参数在线自适应更新,自适应鲁棒控制器处理后输出多自由度液压机械臂的虚拟控制流量,将虚拟控制流量进行静态映射后获得阀口控制电压进而对多自由度液压机械臂的液压阀进行控制; 第三步,多自由度液压机械臂实时输出实际控制流量、实际关节控制扭矩和实际关节角度并状态反馈至自适应鲁棒控制器中,实现多自由度液压机械臂的运动闭环控制; 所述的第一步中,多自由度液压机械臂的动力学线性化模型具体如下: 其中,M、C和G分别表示质量矩阵、科里奥利项以及重力项;q、和分别表示多自由度液压机械臂的实际关节角度、实际关节角速度和实际关节角加速度;τ表示多自由度液压机械臂的实际关节控制扭矩;fF表示摩擦模型Stribeck摩擦力矩;ΔF表示集总建模误差;表示将向量·1张成对角矩阵形式的函数;fv和fs分别表示库仑摩擦系数和粘性摩擦系数,fc表示静摩擦系数和粘性摩擦系数之间的差值;Sf表示符号Sign函数;ef表示摩擦模型Stribeck整体系数;表示摩擦模型Stribeck速度阈值;Jh表示非奇异关节雅可比矩阵;Ai和Ao分别表示多自由度液压机械臂的气缸的无杆腔和有杆腔的活塞面积,pi和po分别表示无杆腔和有杆腔的腔室压力,和分别表示无杆腔和有杆腔的腔室压力的导数,Vi和Vo分别表示无杆腔和有杆腔的腔室可压缩体积,βei和βeo分别表示无杆腔和有杆腔的有效体积弹性模量,Qi和Qo分别表示无杆腔和有杆腔的实际控制流量,和分别表示无杆腔和有杆腔的流量建模误差,kqi和kqo分别表示无杆腔和有杆腔的阀口的流量增益系数,hi和ho分别表示无杆腔和有杆腔的流量电压映射函数,uvi和uvo分别表示无杆腔和有杆腔的液压阀的阀口控制电压;S·2表示向量·2的选择函数;表示无杆腔或有杆腔的有效体积弹性模量,和分别表示无杆腔或有杆腔的有效体积弹性模量的多项式拟合部分和无穷小残余项,表示无杆腔或有杆腔的气压与绝对压强的比值高于4次方的多阶项,θβi和θβo分别表示无杆腔和有杆腔的有效体积弹性模量的多项式拟合部分,和分别表示无杆腔和有杆腔的有效体积弹性模量的无穷小残余项,和分别表示无杆腔或有杆腔的有效体积弹性模量的多项式拟合部分的线性回归矩阵和系数矩阵,和分别表示无杆腔和有杆腔的有效体积弹性模量的多项式拟合部分的系数矩阵;ps和pr分别表示多自由度液压机械臂的液压泵的供油压力和参考压力;和分别表示集总建模误差ΔF的标称值和有界偏差值;和分别表示无杆腔的腔室流量的标称值和有界偏差值,和分别表示有杆腔的腔室流量的标称值和有界偏差值;φF表示控制扭矩回归矩阵;ΘF表示多自由度液压机械臂的控制扭矩的参数矩阵,θ1、θ2、θ3和θ4分别表示控制扭矩的参数矩阵中的第一、第二、第三和第四扭矩参数,和分别表示无杆腔和有杆腔的参数矩阵,θ5和θ6分别表示无杆腔和有杆腔的参数矩阵的第五和第六扭矩参数;In表示n维的单位矩阵。
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