【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于月球开发技术研究领域，涉及一种月面轮式机器人运动控制方法，具体涉及一种不依赖月面轮式机器人动力学模型的基于激励响应映射的数据驱动控制方法。
技术介绍
1、对于月球任务而言，考虑月球表面的极端恶劣环境，人类仅能在月球表面短暂停留，月面活动及月球任务的大部分工作需要通过月面轮式机器人实现。目前国内外提出了多种运动形式的月球机器人，包括轮式机器人、腿式机器人、轮腿式机器人、球状机器人等。但是，截至目前为止，应用最为广泛的依然是月面轮式机器人。
2、未来的月面轮式机器人任务比目前的月球轮式探测器的工作范畴更为广泛。目前的轮式月球探测器主要用于月球表面巡游、采集少量月球表面土壤结构用于科学研究。总体而言，月球机器人的形态和动力学参数未发生重大变化，采用基于动力学模型的控制方法能够实现月球探测机器人的控制。
3、未来的月面轮式机器人，根据科学研究需要，需要在大范围月面环境中开展多种任务。如月球基地建设任务，需要月面轮式机器人搬运多种建设模块进行运输和组装。在搬运过程中，首先考虑模块质量较大，在月面轮式机器人和模块组成的搬运系统中，若模块占比达到20%，那么月面轮式机器人控制系统的鲁棒性就要接受考验，如果操过20%，则依赖于动力学模型的控制方法难以实现月面轮式机器人的精确运动控制；其次，月面轮式机器人需要搬运多种组装模块，整个任务过程中机器人动力学参数时变。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是：
2、为了解决现有月面轮式机器控制方法
3、为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：
4、一种基于激励响应映射的月面轮式机器人数据驱动控制方法，其特征在于，包括：
5、构建月面轮式机器人的动力学模型，将月面轮式机器人的动力学模型转化为月面轮式机器人动态线性化模型；
6、基于月面轮式机器人动态线性化模型构建激励响应映射数据模型，设置激励响应映射数据模型初值；将激励响应映射数据模型初值带入激励响应映射数据模型；
7、将激励响应映射数据模型输入数据驱动控制器；判断是否实现月面轮式机器人运动控制，若实现，则控制停止；若未实现，则改变初值、将初值带入激励响应映射数据模型、将激励响应映射数据模型输入数据驱动控制器来实现月球轮式机器人运动控制。
8、本专利技术进一步的技术方案：所述月面轮式机器人的动力学模型，具体为：
9、
10、其中，表示月面轮式机器人运动广义坐标，表示的一阶求导，表示的二阶求导，表示月面轮式机器人广义质量阵，表示月面轮式机器人广义阻尼阵，表示月面轮式机器人广义刚度阵，表示作用在月面轮式机器人上的广义力矩阵。
11、本专利技术进一步的技术方案：所述将月面轮式机器人的动力学模型转化为月面轮式机器人动态线性化模型，具体为：
12、将月面轮式机器人的动力学模型离散化：
13、
14、其中，表示离散时间，表示离散采样周期，表示k时刻的系统输出，表示k+1时刻的系统输出，表示k-1时刻的系统输出，表示k时刻的系统输入，表示月面轮式机器人广义质量阵的逆矩阵；
15、对离散化的月面轮式机器人的动力学模型进行整理得到月面轮式机器人动态线性化模型：
16、。
17、本专利技术进一步的技术方案：所述激励响应映射数据模型，具体为：
18、
19、其中，表示k+1时刻的响应数据，表示伪偏导数，表示k时刻利用个响应数据、个激励数据组成的激励数据集。
20、本专利技术进一步的技术方案：所述激励响应映射数据模型初值包括第一个时刻的激励数据和响应数据。
21、本专利技术进一步的技术方案：所述数据驱动控制器，具体为：
22、
23、其中，表示数据驱动控制器的参数，表示数据驱动控制器的参数，表示系统输出的估计值，表示时刻的激励数据，表示时刻利用个伪偏导数数据的伪偏导数矩阵的估计值，表示时刻利用第个伪偏导数数据的伪偏导数矩阵的估计值，表示第时刻的响应值，表示第时刻的激励值。
24、本专利技术进一步的技术方案：所述判断是否实现月面轮式机器人运动控制，具体为：
25、判断当前时刻的月面轮式机器人响应状态是否与期望状态匹配，若匹配则实现月面轮式机器人运动控制。
26、本专利技术的有益效果在于：
27、本专利技术提供的一种基于激励响应映射的月面轮式机器人数据驱动控制方法，不依赖于机器人的具体动力学模型和动力学参数，如机器人质量、转动惯量等，依靠实时的激励数据和响应数据，依靠数据驱动控制即可实现机器人精确运动控制，适用于月面轮式机器人月面搭建任务中，模块搬运、操作等环节机器人动力学参数变化较大的精确运动控制，解决传统控制方法，如pd控制等对于动力学参数变化较大（超过20%）系统控制鲁棒性差的问题。
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1.一种基于激励响应映射的月面轮式机器人数据驱动控制方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述一种基于激励响应映射的月面轮式机器人数据驱动控制方法，其特征在于，所述月面轮式机器人的动力学模型，具体为：
3.根据权利要求2所述一种基于激励响应映射的月面轮式机器人数据驱动控制方法，其特征在于，所述将月面轮式机器人的动力学模型转化为月面轮式机器人动态线性化模型，具体为：
4.根据权利要求3所述一种基于激励响应映射的月面轮式机器人数据驱动控制方法，其特征在于，所述激励响应映射数据模型，具体为：
5.根据权利要求4所述一种基于激励响应映射的月面轮式机器人数据驱动控制方法，其特征在于，所述激励响应映射数据模型初值包括第一个时刻的激励数据和响应数据。
6.根据权利要求5所述一种基于激励响应映射的月面轮式机器人数据驱动控制方法，其特征在于，所述数据驱动控制器，具体为：
7.根据权利要求1所述一种基于激励响应映射的月面轮式机器人数据驱动控制方法，其特征在于，所述判断是否实现月面轮式机器人运动控制，具体为：
【技术特征摘要】
1.一种基于激励响应映射的月面轮式机器人数据驱动控制方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述一种基于激励响应映射的月面轮式机器人数据驱动控制方法，其特征在于，所述月面轮式机器人的动力学模型，具体为：
3.根据权利要求2所述一种基于激励响应映射的月面轮式机器人数据驱动控制方法，其特征在于，所述将月面轮式机器人的动力学模型转化为月面轮式机器人动态线性化模型，具体为：
4.根据权利要求3所述一种基于激励响应映射的月面轮式机器人数据驱动控制方法，其特...
【专利技术属性】
技术研发人员：袁建平，宋婷，马卫华，郭宇飞，贺亮，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：
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