烟台大学彦飞获国家专利权
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龙图腾网获悉烟台大学申请的专利基于时间延迟估计的自适应分数阶非奇异终端滑模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:CN121468598B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-04-17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:202610018959.0,技术领域涉及:B25J9/16;该发明授权基于时间延迟估计的自适应分数阶非奇异终端滑模控制方法是由彦飞;李建华;韩华伟;张增杰;张雨浩;田珍萍设计研发完成,并于2026-01-08向国家知识产权局提交的专利申请。
本基于时间延迟估计的自适应分数阶非奇异终端滑模控制方法在说明书摘要公布了:本发明提供一种基于时间延迟估计的自适应分数阶非奇异终端滑模控制方法,涉及机械手控制技术领域,本发明建立关节与电机耦合的动力学模型;并设计包含分数阶微分与幂次变换的非奇异终端滑模面,进而构建具有可变增益的趋近律;接着利用历史控制输入与状态信息通过时延估计技术实时补偿系统未知动态与扰动;最终综合滑模面、趋近律和时延估计补偿项生成控制律,实现对不确定非线性系统的高精度、强鲁棒控制,有效提升了机械手在不确定环境下的跟踪精度与抗干扰能力。
本发明授权基于时间延迟估计的自适应分数阶非奇异终端滑模控制方法在权利要求书中公布了:1.一种基于时间延迟估计的自适应分数阶非奇异终端滑模控制方法,其特征在于,具体步骤包括: 步骤1:建立绳驱动机械手的关节动力方程和电机动力学方程,并将二者结合构建动力学模型; 步骤2:计算绳驱动机械手关节轨迹的跟踪误差及其一阶导数,进而构建分数阶非奇异终端滑模面,所述分数阶非奇异终端滑模面由跟踪误差速度项、基于两种分数阶微分处理跟踪误差位置得到的第一处理项和第二处理项构成; 步骤3:基于分数阶非奇异终端滑模面构建滑模面趋近律,所述趋近律包括线性增益项和非线性幂次项; 步骤4:基于历史控制输入对动力学模型进行补偿,生成时延估计补偿项,基于分数阶非奇异终端滑模面、滑模面趋近律以及时延估计补偿项生成绳驱动机械手的控制律; 构建动力学模型的原理为: 关节动力方程为: 其中,表示正定惯性矩阵,表示关节位置向量,表示关节速度向量,表示关节加速度向量,表示科里奥利力与离心力矩阵,表示重力向量,表示摩擦力向量,表示集总干扰向量,表示关节柔顺扭矩向量; 电机动力学方程为: 其中,表示电机惯性矩阵,表示电机速度向量,表示电机加速度向量,表示电机阻尼矩阵,表示电机扭矩向量; 结合关节动力方程和电机动力学方程,并引入常数矩阵,构建动力学模型,具体为: 其中,表示常数矩阵,表示系统复杂动态项; 构建分数阶非奇异终端滑模面所依据的公式为: 其中,表示分数阶非奇异终端滑模面,表示跟踪误差位置,表示期望关节轨迹向量,表示跟踪误差速度向量,即跟踪误差速度项,为的导数,表示期望关节速度向量,表示预设的对角线元素为正实数的常数矩阵,表示阶次为的分数阶微分算子,表示阶次为的分数阶微分算子,表示微分的分数阶次,为改善控制性能的收敛参数向量,且,,表示第个自由度的收敛参数,表示绳驱动机械手自由度的索引,且,表示绳驱动机械手自由度的数量,表示第个自由度的收敛参数,且,,表示第个自由度的跟踪误差位置,为在第个自由度的分量,表示的绝对值,表示第一处理项,表示第二处理项; 滑模面趋近律的表达式为: 其中,表示滑模面趋近律,表示线性增益系数,表示线性增益项,表示可变增益函数,表示非线性幂次项,表示幂次参数向量,且,表示第个自由度的幂次参数向量,且,表示第个自由度对应的分数阶非奇异终端滑模面,为在第个自由度的分量,表示的绝对值,表示基础增益系数,表示调节增益系数,表示的模长,表示滑模面大小的临界值,表示敏感性控制系数。
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