遥操作机器人系统同步控制研究

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主要研究了主从遥操作系统同步控制问题,其中主从机器人都是被假设为是串行操作器并且时延的上下界是未知,时变且非对称的。考虑了比例微分(PD)控制和基于位置信息反馈的比例(P)控制两种控制器。使用李雅普诺夫稳定性定理判据得到并求解线性矩阵不等式的方法使闭环系统的时延稳定性得到了保证。得到的稳定性时延比现有的一些文献研究成果有所改善,并且修正了一些控制计算参数,从而进一步保证了可以得到更大通信延迟的稳定提高了系统透明度。对于比例微分控制,基于操作端有源而环境端无源的实际应用场景设计了控制方法并结合现有理论分析了系统稳定性,并求得最大时滞。对于比例控制,设计了基于位置误差信息反馈的控制方法,同时也给出了该方法下求得的最大时滞。两种控制方法的设计都基于遥操作主从系统的基本理论模型,并给出了具体设计方法,对控制效果给出了说明比较。此外还研究了定常时滞下的遥操作主从同步控制。针对定常时滞分别设计了基于操作器力矩有源环境力矩无源的PD控制模型和操作器力矩无源环境力矩无源的P控制模型,其中比例控制也加入了位置误差信息的反馈,从而可以获得更稳定的控制效果。为了获得系统更低保守性,在分析定常时滞时运用了时滞分解的思想处理定常时滞的方法。最后针对两种控制器的设计给出了推理论证,证明定常时滞下两种控制器的设计的有效性。两类提出的遥操作理论控制方法都用MATLAB软件工具进行了实例仿真试验,结果表明所提理论方法对系统稳定控制方面确有积极效果,并在时滞求解结果上有所提高,从而提高了系统透明度,降低了保守性。图14幅;表2个;参50篇。
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