恭喜沈陽工業大學邱秉釗獲國家專利權
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龍圖騰網恭喜沈陽工業大學申請的專利基于自適應有限時間觀測器的機械臂執行器故障診斷方法獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN115229790B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-05-16發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202210884967.5,技術領域涉及:B25J9/16;該發明授權基于自適應有限時間觀測器的機械臂執行器故障診斷方法是由邱秉釗;孫平設計研發完成,并于2022-07-26向國家知識產權局提交的專利申請。
本基于自適應有限時間觀測器的機械臂執行器故障診斷方法在說明書摘要公布了:本發明涉及一種基于自適應有限時間觀測器的機械臂執行器故障診斷方法,步驟為:建立剛體機械臂動力學模型;將剛體機械臂動力學模型轉化為狀態空間模型;將狀態空間模型進行擴展變換得到擴展系統;根據擴展系統設計自適應有限時間觀測器;由自適應有限時間觀測器生成的殘差信息來設計故障診斷策略;根據故障診斷策略完成機械臂執行器故障診斷任務。本發明使機械臂執行器誤差系統在有限時間內有界穩定,輸出機械臂執行器狀態估計值且保證故障估計誤差對于外界擾動以及系統不確定性在有限時間內具有魯棒性。對機械臂執行器故障具有高敏感性,對未知擾動的抗強擾動性,方案簡單且避免了傳統自適應方法的局限性,具有可實施性與普適性。
本發明授權基于自適應有限時間觀測器的機械臂執行器故障診斷方法在權利要求書中公布了:1.一種基于自適應有限時間觀測器的機械臂執行器故障診斷方法,其特征在于:其具體實施步驟如下:步驟1:建立剛體機械臂動力學模型;步驟2:將剛體機械臂動力學模型轉化為狀態空間模型;步驟3:將狀態空間模型進行擴展變換得到擴展系統;步驟4:根據擴展系統設計自適應有限時間觀測器;步驟5:由自適應有限時間觀測器生成的殘差信息來設計故障診斷策略;步驟6:根據故障診斷策略完成機械臂執行器故障診斷任務;所述步驟4中自適應有限時間觀測器為: 其中,分別代表觀測器的狀態估計向量、輸出估計向量和未知參數α的估計值;為的導數;為x的估計值,x為機械臂系統狀態;K代表觀測器的增益矩陣;t表示時間,t∈[0,T]為有限時間窗;A,B,C為適維的已知矩陣;τ是關節扭矩;fx,τ表示滿足Lipschitz條件的非線性項;βt-Tψax,τ表示機械臂系統執行器故障;φt,x,τ表示系統不確定性;為擴展后的矩陣,也對應擴展后的矩陣,表示如下: 為外界擾動d1的導數;In,Iq均為適維的單位矩陣;自適應有限時間觀測器需滿足如下條件:引入的故障向量未知參數α有界,使得:||α||≤λ3;其中,λ3為大于0的常數;存在增益矩陣K,且有對稱正定矩陣P使得如下的矩陣不等式成立:A-KCTP+PA-KC+λ2PP+I<0其中,A-KCT為A-KC的轉置矩陣;λ=λ1+λ2λ3為常數;I為單位矩陣;存在向量函數gx,τ,使得上式中的對稱正定矩陣P滿足如下關系:Pfx,τ=CTgx,τ其中,CT為C的轉置矩陣;未知參數α的自適應律為: 其中,分別是x,z,α的估計值,為估計值的導數;為的轉置矩陣;δ>0是常數;所述步驟5中機械臂執行器故障診斷策略為: 其中,eout是殘差評價函數;th是針對觀測器所設定的故障評判閾值;eout,th分別表示如下: 其中,||||為對向量求模;為輸出觀測誤差,rT為r的轉置;t為時間,T1為有限時間窗的評估時刻; 其中,Δψt是機械臂系統干擾項且范數有界;eoutt是系統中存在干擾時的輸出殘差;l2范數在數學上表示一個大向量的歐式距離;sup在數學意義上是取其上確界。
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