本文關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)化遙操作系統(tǒng)的同步控制和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

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【摘要】：機(jī)器人遙操作系統(tǒng)是一門綜合學(xué)科,綜合了機(jī)器人學(xué)理論、網(wǎng)絡(luò)通訊傳輸、控制理論等新興學(xué)科。在現(xiàn)代領(lǐng)域中的應(yīng)用包括遠(yuǎn)程外科醫(yī)療手術(shù)、海底探測(cè)、核輻射檢測(cè)、太空探索等。雖然遙操作技術(shù)在研究領(lǐng)域中也取得了階段性的成果,但是在未來道路上還任重道遠(yuǎn),有著巨大的潛力和發(fā)展空間。尤其是系統(tǒng)中存在一些難以避免的實(shí)際問題時(shí),比如內(nèi)部系統(tǒng)不確定、外界環(huán)境干擾、狀態(tài)受限制、輸入受限制、網(wǎng)絡(luò)傳輸時(shí)延等問題時(shí),研究的困難進(jìn)一步加大。本文主要針對(duì)遙操作系統(tǒng)存在內(nèi)部干擾和外部不確定的情況下,帶有傳輸時(shí)延的主從端同步控制問題進(jìn)行研究,實(shí)現(xiàn)了有限時(shí)間同步控制。對(duì)帶有輸入飽和的情況進(jìn)行處理,實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)漸近穩(wěn)定。應(yīng)用Lyapunov函數(shù)方法,對(duì)提出的控制算法進(jìn)行分析與證明,并通過Matlab/Simulink進(jìn)行系統(tǒng)仿真,在Phantom Premium 1.5HF機(jī)械臂平臺(tái)上進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。本文主要從以下三個(gè)方面進(jìn)行分析與論述。首先,給出遙操作系統(tǒng)的歐拉-拉格朗日模型,根據(jù)其系統(tǒng)模型,分析其動(dòng)力學(xué)特性。同時(shí),介紹了擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器的基礎(chǔ)知識(shí)、有限時(shí)間控制的基本概念、實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的硬件和軟件特性,為下面章節(jié)的控制算法的應(yīng)用提供了理論基礎(chǔ)。其次,對(duì)遙操作系統(tǒng)中的位置同步問題進(jìn)行了研究。針對(duì)實(shí)際系統(tǒng)中存在的內(nèi)部的不確定和外界環(huán)境中的干擾問題,應(yīng)用擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器的控制方法,在主端和從端分別設(shè)計(jì)相應(yīng)的控制器進(jìn)行處理。設(shè)計(jì)相應(yīng)的Lyapunov函數(shù),證明并分析了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和同步性能,實(shí)現(xiàn)了對(duì)系統(tǒng)的有限時(shí)間控制。最后,通過在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,和P+d控制方法的效果進(jìn)行了對(duì)比,證明了控制策略的有效性。最后,考慮遙操作系統(tǒng)中存在的輸入飽和問題,通過設(shè)計(jì)輔助變量構(gòu)造輔助控制系統(tǒng),通過輔助系統(tǒng)設(shè)計(jì)控制器,構(gòu)造相應(yīng)的Lyapunov函數(shù),進(jìn)行了穩(wěn)定性分析和證明。采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制對(duì)系統(tǒng)不確定和外部干擾進(jìn)行了處理,實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的漸近穩(wěn)定。通過仿真驗(yàn)證了控制方法的有效性。
【關(guān)鍵詞】：遙操作 傳輸時(shí)延 有限時(shí)間控制 擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器 輸入飽和
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP242
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-17
• 1.1 課題研究背景及意義10-13
• 1.1.1 課題研究背景10-12
• 1.1.2 課題研究意義12-13
• 1.2 網(wǎng)絡(luò)化遙操作系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀13-16
• 1.3 論文研究內(nèi)容及結(jié)構(gòu)安排16-17
• 第2章 預(yù)備知識(shí)17-26
• 2.1 引言17
• 2.2 遙操作系統(tǒng)的模型17-18
• 2.3 有限時(shí)間控制的基礎(chǔ)知識(shí)18-20
• 2.3.1 有限時(shí)間穩(wěn)定的基本概念18
• 2.3.2 有限時(shí)間控制器的設(shè)計(jì)算法18-20
• 2.4 擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器的基礎(chǔ)知識(shí)20-23
• 2.5 實(shí)驗(yàn)設(shè)備Phantom Premium 1.5HF硬件與軟件23-25
• 2.6 本章小結(jié)25-26
• 第3章 基于擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器的遙操作系統(tǒng)有限時(shí)間控制26-43
• 3.1 引言26
• 3.2 問題描述26-27
• 3.3 任務(wù)空間的模型變換27-28
• 3.4 非奇異快速終端滑模面控制器的設(shè)計(jì)28-32
• 3.5 性能分析32-36
• 3.6 實(shí)驗(yàn)結(jié)果36-42
• 3.7 本章小結(jié)42-43
• 第4章 帶有輸入飽和的遙操作系統(tǒng)同步控制43-54
• 4.1 引言43
• 4.2 問題描述43-44
• 4.3 非線性輸入飽和44-45
• 4.4 RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)45-46
• 4.5 飽和控制器設(shè)計(jì)46-50
• 4.6 仿真驗(yàn)證50-53
• 4.7 本章小結(jié)53-54
• 結(jié)論54-56
• 參考文獻(xiàn)56-61
• 攻讀碩士學(xué)位期間承擔(dān)的科研任務(wù)與主要成果61-62
• 致謝62

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本文編號(hào)：1040501