Hybrid Nonlinear Model Predictive Motion Control of a Heavy-duty Bionic Caterpillar-like Robot
Julkaisuvuosi
2024
Tekijät
Li Dongyi; Lu Kun; Cheng Yong; Wu Huapeng; Handroos Heikki; Yang Songzhu; Zhang Yu; Pan Hongtao
Tiivistelmä
This paper investigates the motion control of the heavy-duty Bionic Caterpillar-like Robot (BCR) for the maintenance of the China Fusion Engineering Test Reactor (CFETR). Initially, a comprehensive nonlinear mathematical model for the BCR system is formulated using a physics-based approach. The nonlinear components of the model are compensated through nonlinear feedback linearization. Subsequently, a fuzzy-based regulator is employed to enhance the receding horizon optimization process for achieving optimal results. A Deep Neural Network (DNN) is trained to address disturbances. Consequently, a novel hybrid controller incorporating Nonlinear Model Predictive Control (NMPC), the Fuzzy Regulator (FR), and Deep Neural Network Feedforward (DNNF), named NMPC-FRDNNF is developed. Finally, the efficacy of the control system is validated through simulations and experiments. The results indicate that the Root Mean Square Error (RMSE) of the controller with FR and DNNF decreases by 33.2% and 48.9%, respectively, compared to the controller without these enhancements. This research provides a theoretical foundation and practical insights for ensuring the future highly stable, safe, and efficient maintenance of blankets.
Näytä enemmänOrganisaatiot ja tekijät
Julkaisutyyppi
Julkaisumuoto
Artikkeli
Emojulkaisun tyyppi
Lehti
Artikkelin tyyppi
Alkuperäisartikkeli
Yleisö
TieteellinenVertaisarvioitu
VertaisarvioituOKM:n julkaisutyyppiluokitus
A1 Alkuperäisartikkeli tieteellisessä aikakauslehdessäJulkaisukanavan tiedot
ISSN
Julkaisufoorumi
Julkaisufoorumitaso
1
Avoin saatavuus
Avoin saatavuus kustantajan palvelussa
Kyllä
Julkaisukanavan avoin saatavuus
Osittain avoin julkaisukanava
Rinnakkaistallennettu
Ei
Muut tiedot
Tieteenalat
Kone- ja valmistustekniikka
Kustantajan kansainvälisyys
Kansainvälinen
Kansainvälinen yhteisjulkaisu
Kyllä
Yhteisjulkaisu yrityksen kanssa
Ei
DOI
10.1007/s42235-024-00570-y
Julkaisu kuuluu opetus- ja kulttuuriministeriön tiedonkeruuseen
Kyllä