[發明專利]一種采樣機械臂閉環控制系統的小故障檢測方法

有效

• 申請號: 202110331788.4
• 申請日: 2021-03-29
• 公開（公告）號: CN113110377B
• 公開（公告）日: 2022-03-15
• 發明（設計）人: 王敏;劉雅梅;曾宇鵬;戴詩陸
• 申請（專利權）人: 華南理工大學;佛山紐欣肯智能科技有限公司
• 主分類號: G05B23/02
• 分類號: G05B23/02
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 李斌

1.一種采樣機械臂閉環控制系統的小故障檢測方法，其特征在于，包括下述步驟：

建立基于數據采樣的機械臂動力學模型和期望回歸軌跡模型，設計自適應神經網絡控制器；

構造動態估計器逼近系統未知動態；

計算系統總可測故障殘差；

總可測故障殘差φ_e(k)通過下式計算：

φ_e(k)＝φ_f(k)-φ_u(k)

φ_f(k)為故障動態殘差，即故障所引起的系統動態殘差：

φ_u(k)為控制器補償的殘差，即控制器對系統故障的補償作用：

其中，k是采樣機械臂系統的運行時刻，k-1表示采樣機械臂系統的前一個運行時刻，h(X(k),u(k))表示受小擾動影響的實際系統動態，X(k)表示系統狀態，u(k)為系統自適應控制器，u₀(k)代表正常模式下的控制器，表示用于逼近系統未知動態的神經網絡的權值常量矩陣，S(X(k),u(k))則為以向量[X^T(k),u^T(k)]^T為輸入的高斯型徑向基函數向量；

計算加權遞推的絕對故障殘差累積值；

設計加權遞推的絕對故障殘差累積機制實時計算故障殘差累積值e(k)：

其中，T_a＝KT,K為正整數，T為系統采樣周期，b為待設計參數，滿足0＜b＜1，當機械臂在正常模式下運行時，總可測故障殘差φ_e(k)滿足：ε＝[ε₁,...,ε_n]^T為系統未知動態的逼近誤差，滿足||ε||_∞＜ε^*，控制器補償殘差滿足||φ_u||_∞＜ε_u^*，為系統擾動的上界值，||.||_∞表示向量的無窮范數；

設計故障檢測決策方案：

設計自適應閾值

故障檢測決策方案：將實時計算得到的故障殘差累積值e(k)與自適應閾值進行比較，若存在某個時刻k_d，使得成立，則判定在k_d時刻機械臂發生故障。