[發明專利]一種不完備建模移動機器人傳感器故障診斷方法

在審

• 申請號: 202110606326.9
• 申請日: 2021-06-01
• 公開（公告）號: CN113310503A
• 公開（公告）日: 2021-08-27
• 發明（設計）人: 段琢華
• 申請（專利權）人: 電子科技大學中山學院
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00;G01D18/00;G01S7/497
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種不完備建模移動機器人傳感器故障診斷方法，移動機器人為差速轉向的系統，配置有兩個編碼器、一個陀螺儀和一個二維激光雷達；已知故障模型包括正常、左輪編碼器故障、右輪編碼器故障以及陀螺儀故障等四種，通過構建殘差特征以及閾值邏輯對已知故障進行診斷；利用迭代最近點方法對前后兩次激光雷達數據進行配準，利用配準的誤差作為特征對未知故障進行檢測；連續多次出現未知故障被認為是新的故障模式，利用支持向量數據描述對新的故障模式進行建模;

具體實現步驟如下：輸入：從1時刻到T時刻的左輪編碼器測量，右輪編碼器測量，陀螺儀測量，激光雷達掃描；

輸出：1時刻到T時刻的故障狀態，學習獲得的故障模型空間；

步驟1：構建已知故障模型空間={1，...，}，=4表示已知故障模型數目，故障1表示正常，故障2表示左輪編碼器故障，故障3表示右輪編碼器故障，故障4表示陀螺儀故障；

設置參數，，，，，，k，W, , 其中表示連續出現未知故障的次數，表示構建新故障模型所需樣本數目的最小值，表示編碼器故障閾值，表示陀螺儀故障閾值，表示未知故障判定閾值，初始化為空集，表示學習獲得的故障模型空間，k初始化為0，表示學習獲得的故障模型數目,W為連接移動機器人左右輪的軸長，為t-1到t時刻的時間間隔，t=1,；

步驟2：對于i=1,...,，分別設=i，i=1,...,，，其中，，，，，，，，，，，；

步驟3：對于i=1,...,，分別對經過以表示的平移向量和旋轉角度進行坐標變換得到點集對，利用迭代最近點方法對和進行配準，配準結果分別為，配準精度分別為，令；

步驟4：如果，轉步驟6，否則轉步驟5；

步驟5：，，，

，，，，，首先設=0，如果且且，則設置=1，如果且且，則設置=2，如果且且，則設置=3,如果且且，則設置=4；如果為0，轉步驟6，否則令=0，轉步驟11；

步驟6：m=1；

步驟7：如果mk則轉步驟9；

步驟8：設，判斷是否屬于第m個支持向量數據描述器，如果則令，=0，轉步驟11；否則令m=m+1，轉步驟7；其中，為第m個支持向量描述器的支持向量數目，為第m個支持向量描述器的第l個支持向量，為第m個支持向量描述器中第l個支持向量的拉格朗日乘子，，+為第m個支持向量描述器的半徑；

步驟9：=+1；

步驟10：如果，則令k=k+1，利用樣本集合訓練第k個支持向量描述器，，，，=0；

步驟11：判斷是否有新的傳感器數據，如果沒有則退出；否則，令t=t+1，轉步驟2。