【摘要】：在進(jìn)行外太空的探索過程中,通過空間站或衛(wèi)星實(shí)施在軌服務(wù),利用遙操作技術(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制機(jī)器人來實(shí)施各種任務(wù),如桁架組裝、插孔任務(wù)及模塊化物體的更換,由于這一過程中任務(wù)較為復(fù)雜,既需要精確地控制機(jī)器人,也需要通過機(jī)器人了解部分未知環(huán)境,當(dāng)出現(xiàn)難以預(yù)計(jì)的情況時(shí),借助遙操作進(jìn)行人為干預(yù),雙邊遙操作控制方法是一種有效的人機(jī)合作方式,利用雙邊控制方法將主從端機(jī)械臂和通訊環(huán)節(jié)納入同一控制回路,但由于時(shí)延會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定且跟蹤精度變差,控制系統(tǒng)難以運(yùn)行,本文圍繞著控制系統(tǒng)在不定大時(shí)延下穩(wěn)定性和跟蹤性變差的問題展開以下研究.首先,分析了兩種較為常規(guī)的方法,基于位置PD算法的雙邊控制和基于從端環(huán)境直接接觸力反饋的雙邊控制,對(duì)這兩種方法均進(jìn)行建模和系統(tǒng)穩(wěn)定性參數(shù)分析以及透明性的分析,并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了兩種算法的Simulink環(huán)境下的仿真,并對(duì)于參數(shù)對(duì)系統(tǒng)造成的影響進(jìn)行分析,同時(shí)進(jìn)行了實(shí)物實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了在不定大時(shí)延下其綜合效果。其次,根據(jù)無源理論,在雙邊控制中采用時(shí)域無源性算法,在控制系統(tǒng)中添加了無源性觀測器和無源性控制器,實(shí)時(shí)判定通信環(huán)節(jié)是否一直處于消耗能量的狀態(tài),也就是無源狀態(tài),在不滿足無源性時(shí),利用串聯(lián)式控制器或并聯(lián)式控制器中的可變阻尼參數(shù)進(jìn)行消耗多余的能量,使得系統(tǒng)重新達(dá)到無源狀態(tài)。根據(jù)主從端中輸入輸出的不同情況,在主端中采用串聯(lián)式控制器對(duì)反饋力進(jìn)行修正,在從端采用并聯(lián)式控制器對(duì)接收速度進(jìn)行修正,使得系統(tǒng)整體時(shí)時(shí)刻刻滿足無源穩(wěn)定狀態(tài),并進(jìn)行了 Simulink環(huán)境下的算法仿真驗(yàn)證單端口控制器的算法和雙端口控制器的算法,仿真結(jié)果表明該算法能夠進(jìn)行2秒左右的不定大時(shí)延下的遙操作,相對(duì)于傳統(tǒng)雙邊控制方法有明顯提升。最后,根據(jù)所提算法搭建地面試驗(yàn)驗(yàn)證平臺(tái),利用三自由度平動(dòng)手控器作為主端,Falcon手控器作為從端,模擬了在軌服務(wù)下的典型的插孔任務(wù),驗(yàn)證了本文方法的有效性。
【圖文】：

圖１邋－邋２邋Ｒｏｂｏｎａｕｔ遙j~作系統(tǒng)逡逑（４）邐Ｒｏｂｏｎａｕｔ邋系統(tǒng)－國邋ＮＡＳＡ逡逑

ＬｉＥＪ逡逑售’．逡逑圖１邋－邋２邋Ｒｏｂｏｎａｕｔ遙j~作系統(tǒng)逡逑（４）邐Ｒｏｂｏｎａｕｔ邋系統(tǒng)－美國邋ＮＡＳＡ逡逑美國宇航局與通用電氣公司共同開發(fā)的類人形的遙操作機(jī)器人Ｒｏｂｏｎａｕｔ，逡逑具有先進(jìn)的控制技術(shù)、靈敏的傳感器以及視覺技術(shù)，，可由操作者通過采集系統(tǒng)對(duì)逡逑３逡逑
【學(xué)位授予單位】：北京郵電大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：V448.2;V556

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2707149