基于力反馈预测的遥操作双边控制技术研究

来源 :北京邮电大学 | 被引量 : 7次 | 上传用户:slik
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遥操作技术在空间探索工程中起着越来越重要的作用。作为遥操作控制技术的三种主要方法之一,双边控制技术受到越来越广泛的关注,其显著优势是可应用于非结构化、未知的工作环境。但是由于时间延迟对遥操作系统的影响,导致双边控制技术难以在确保系统稳定性的同时拥有较高的透明性。将预测方法引入遥操作控制系统中,可以有效地降低时延对系统控制性能的影响。本文在借鉴国内外学者研究的基础上,主要对遥操作双边控制方法进行深入的研究,并结合预测控制方法,在保证稳定的基础上实现了双边控制系统透明性的提高。论文的主要工作如下:首先,对双边PD控制方法和双边阻抗控制方法进行研究。分别对两种控制方法的稳定性和透明性做了相应的理论推导和分析,并得出确保系统稳定的边界条件,最后进行仿真实验验证。对比实验结果并分析得出两种控制方法的优势和不足之处。其次,提出了将力反馈预测与双边控制结合的方法。利用基于遗忘因子的递推最小二乘法对从端环境接触力进行预测,并实时修正主端接收的反馈力。利用绝对稳定准则对其稳定性进行了理论分析,并分析了系统基于力反馈预测遥操作控制方法的透明性条件,通过仿真实验对其进行验证。最后,完成了对双边控制遥操作实验验证。结合自行研制的力反馈主手,对遥操作系统的主端和从端分别进行设计,建立起通信环节,搭建遥操作系统实验平台。在此基础上,将上述双边控制方法应用于实物平台,通过分析实验结果,验证了力反馈预测双边控制方法对遥操作系统透明性的提高。
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