[发明专利]一种索缆机器人系统的参数辨识方法及系统

说明书

本发明提供一种索缆机器人系统的参数辨识方法，包括确定索缆机器人系统的待辨识参数，并获取待辨识参数的初始值；获取阀控液压缸与索缆的非线性动力学方程，并根据阀控液压缸与索缆的非线性动力学方程的模型输出及其对应的实测数据，拟合出基于待辨识参数的最优适度函数；基于预设的阻尼Levenberg‑Marquardt算法，将待辨识参数的初始值代入最优适度函数中，自适应寻找待辨识参数最优解使得最优适度函数值为最小，并将所得的待辨识参数最优解作为最终结果输出。本发明还提供一种索缆机器人系统的参数辨识系统。实施本发明，可实现快速辨识非线性索缆机器人系统参数，不仅精度高，还误差小。

技术领域

本发明涉及机器人领域，尤其涉及一种索缆机器人系统的参数辨识方法及系统。

背景技术

在实际运行过程中，索缆机器人会受温度和时变索缆等因素的影响，导致液压系统效果油液粘度和系统的刚度发生变化，甚至控制器的参数需要实时自适应更新。同时，索缆机器人在运行过程中容易受到外界扰动，尤其是升沉运动对深海机器人索缆系统的影响最为显著。因此。索缆机器人的参数精确获取对机器人的位置控制、高性能运行起着至关重要的作用。

然而，现有索缆机器人的参数获取方法仅能辨识线性索缆机器人系统参数，无法辨识非线性索缆机器人系统参数，且存在精度不高、误差大等问题。因此，有必要对现有索缆机器人的参数获取方法进行改进。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种索缆机器人系统的参数辨识方法及系统，可实现快速辨识非线性索缆机器人系统参数，不仅精度高，还误差小。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种索缆机器人系统的参数辨识方法，包括以下步骤：

确定索缆机器人系统的待辨识参数，并获取所述待辨识参数的初始值；

获取阀控液压缸与索缆的非线性动力学方程，并根据所述阀控液压缸与索缆的非线性动力学方程的模型输出及其对应的实测数据，拟合出基于所述待辨识参数的最优适度函数；

基于预设的阻尼Levenberg-Marquardt算法，将所述待辨识参数的初始值代入所述最优适度函数中，自适应寻找待辨识参数最优解使得所述最优适度函数值为最小，并将所得的待辨识参数最优解作为最终结果输出。

其中，所述待辨识参数包括机器人质量、扰动、张力、刚度、粘度摩擦系数、液压缸活塞有效面积和泄漏系数。

其中，所述获取阀控液压缸与索缆的非线性动力学方程，并根据所述阀控液压缸与索缆的非线性动力学方程的模型输出及其对应的实测数据，拟合出基于所述待辨识参数的最优适度函数的具体步骤包括：

获取阀控液压缸与索缆的非线性动力学方程，并确定该非线性动力学方程的模型输出为末端机器人位移；其中，该非线性动力学方程包括索缆机器人的动力学方程、非线性阀控液压缸的滑阀流量方程和液压缸流量连续性方程；

获取末端机器人位移实测数据并进行预处理，且进一步将非线性动力学方程模型输出的末端机器人位移与其对应预处理后的实测数据之间误差的平方进行拟合，得到基于所述待辨识参数的最优适度函数。

其中，所述阻尼Levenberg-Marquardt算法中，阻尼系数取λ₀＝λ_omax[J^TWJ]以及参数迭代步长取且根据收敛半径ρ_i确定下一步迭代步长；其中，

λ_o一般取0.01；

为误差向量，且X为阀控液压缸与索缆的非线性动力学方程的模型输出，为预处理后的实测数据；

W为权重矩阵，且

J为雅可比矩阵，且p为所述待辨识参数；