本文關(guān)鍵詞：遙操作機(jī)器人系統(tǒng)時(shí)延補(bǔ)償研究

  更多相關(guān)文章： 遙操作機(jī)器人 時(shí)延 自抗擾控制 Smith預(yù)估器 干擾觀測(cè)器 同步控制

【摘要】：遙操作機(jī)器人的出現(xiàn)使得人類可以完成在難以接近或者有害環(huán)境中的復(fù)雜作業(yè),從而擴(kuò)展了人類的感知和操作能力,保證了人類的安全�，F(xiàn)今,遙操作機(jī)器人系統(tǒng)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在航空航天、深海探索、軍事、核工業(yè)和醫(yī)療等各個(gè)領(lǐng)域,具有廣闊的應(yīng)用前景。但是隨著網(wǎng)絡(luò)的引入,通信時(shí)延往往不可避免,并將導(dǎo)致遙操作系統(tǒng)性能下降甚至失穩(wěn)。因此,對(duì)遙操作機(jī)器人系統(tǒng)的時(shí)延問(wèn)題進(jìn)行研究具有非常重要的意義。本文主要研究了機(jī)器人遙操作系統(tǒng)的時(shí)延補(bǔ)償問(wèn)題,主要做了如下工作:1.針對(duì)固定時(shí)延下的單自由度遙操作系統(tǒng),將自抗擾控制技術(shù)和Smith預(yù)估器相結(jié)合設(shè)計(jì)了遙操作控制器,既解決了通信時(shí)延導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定的問(wèn)題,又對(duì)Smith預(yù)估器失配引起的不確定性進(jìn)行了補(bǔ)償,降低Smith預(yù)估器對(duì)于模型誤差的敏感度。2.針對(duì)遙操作系統(tǒng)通信環(huán)節(jié)中的時(shí)變時(shí)延問(wèn)題,設(shè)計(jì)了一類基于通信干擾觀測(cè)器的時(shí)延補(bǔ)償方法。將時(shí)延引起的動(dòng)態(tài)描述為一類網(wǎng)絡(luò)干擾,通過(guò)設(shè)計(jì)干擾觀測(cè)器估計(jì)并補(bǔ)償該網(wǎng)絡(luò)干擾。同時(shí),在遙操作系統(tǒng)主端仍然采用自抗擾控制器,以增強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾能力和魯棒性,從而實(shí)現(xiàn)時(shí)變網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)時(shí)延的在線補(bǔ)償并保證遙操作系統(tǒng)的穩(wěn)定性。3.針對(duì)多自由度遙操作系統(tǒng)中存在時(shí)變時(shí)延的情況,研究了其運(yùn)動(dòng)同步控制問(wèn)題。設(shè)計(jì)了基于廣義擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器的遙操作控制器,實(shí)現(xiàn)了遙操作系統(tǒng)穩(wěn)定并且主從關(guān)節(jié)角位置同步的目標(biāo)。首先通過(guò)反饋線性化將遙操作系統(tǒng)建模為一類干擾不匹配的線性系統(tǒng)。進(jìn)而,設(shè)計(jì)了廣義擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器和相應(yīng)的控制器,實(shí)現(xiàn)了對(duì)網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)時(shí)延引起的不匹配干擾的在線估計(jì)和補(bǔ)償,從而消除了時(shí)變時(shí)延對(duì)遙操作系統(tǒng)性能的影響。4.研究了多自由度遙操作系統(tǒng)在非對(duì)稱時(shí)延下的力控制問(wèn)題。通過(guò)引入阻抗模型,將力反饋控制問(wèn)題轉(zhuǎn)化為關(guān)于關(guān)節(jié)位置和速度的控制問(wèn)題,進(jìn)而設(shè)計(jì)了基于廣義擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器的遙操作控制器,實(shí)現(xiàn)了時(shí)延影響下的遙操作系統(tǒng)的力同步控制。
【關(guān)鍵詞】：遙操作機(jī)器人 時(shí)延 自抗擾控制 Smith預(yù)估器 干擾觀測(cè)器 同步控制
【學(xué)位授予單位】：浙江工業(yè)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10-22
• 1.1 課題背景和研究意義10-11
• 1.2 遙操作機(jī)器人系統(tǒng)的發(fā)展和應(yīng)用11-15
• 1.3 存在的主要問(wèn)題15
• 1.4 遙操作系統(tǒng)的主要控制策略15-20
• 1.4.1 預(yù)測(cè)控制16-17
• 1.4.2 遠(yuǎn)程規(guī)劃17
• 1.4.3 雙邊控制17-20
• 1.5 本文主要研究?jī)?nèi)容與結(jié)構(gòu)20-22
• 第2章 基于SMITH預(yù)估器的遙操作系統(tǒng)自抗擾時(shí)延補(bǔ)償22-31
• 2.1 引言22
• 2.2 問(wèn)題描述22-24
• 2.3 控制器設(shè)計(jì)24-28
• 2.3.1 從端控制器設(shè)計(jì)24
• 2.3.2 主端控制器設(shè)計(jì)24-28
• 2.4 仿真與分析28-30
• 2.5 本章小結(jié)30-31
• 第3章 基于通信干擾觀測(cè)器的遙操作系統(tǒng)時(shí)延補(bǔ)償31-44
• 3.1 基于CDOB的時(shí)延補(bǔ)償原理31-35
• 3.1.1 網(wǎng)絡(luò)干擾的概念31-32
• 3.1.2 CDOB時(shí)延補(bǔ)償32-34
• 3.1.3 CDOB的設(shè)計(jì)條件34-35
• 3.2 控制器設(shè)計(jì)35-39
• 3.2.1 從端控制器設(shè)計(jì)35
• 3.2.2 CDOB時(shí)延補(bǔ)償設(shè)計(jì)35-37
• 3.2.3 主端控制器設(shè)計(jì)37-39
• 3.3 仿真與分析39-43
• 3.4 本章小結(jié)43-44
• 第4章 基于廣義擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器的遙操作系統(tǒng)同步控制44-55
• 4.1 引言44-45
• 4.2 問(wèn)題描述45
• 4.3 控制器設(shè)計(jì)45-49
• 4.3.1 模型線性化45-47
• 4.3.2 廣義擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器設(shè)計(jì)47-48
• 4.3.3 控制律設(shè)計(jì)48-49
• 4.4 穩(wěn)定性和抗擾性分析49-50
• 4.5 仿真與分析50-54
• 4.6 本章小結(jié)54-55
• 第5章 不對(duì)稱時(shí)延下遙操作系統(tǒng)的力控制55-65
• 5.1 引言55
• 5.2 問(wèn)題描述55-56
• 5.3 基于廣義擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器的遙操作系統(tǒng)力同步控制56-60
• 5.3.1 模型線性化56-58
• 5.3.2 廣義擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器設(shè)計(jì)58-59
• 5.3.3 控制律設(shè)計(jì)59-60
• 5.4 穩(wěn)定性和抗擾性分析60-61
• 5.5 仿真與分析61-64
• 5.6 本章小結(jié)64-65
• 第6章 總結(jié)與展望65-67
• 6.1 研究工作總結(jié)65-66
• 6.2 展望66-67
• 參考文獻(xiàn)67-72
• 致謝72-73
• 攻讀學(xué)位期間參加的科研項(xiàng)目和成果73

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