基于Internet的遙操作機(jī)器人系統(tǒng)時延控制器的設(shè)計與仿真.pdf

1、基于Internet的遙操作機(jī)器人系統(tǒng)是操作者對本地主機(jī)械手進(jìn)行操作，通過計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程從機(jī)械手跟蹤主手的運動從而完成危險環(huán)境下任務(wù)的復(fù)雜時滯系統(tǒng)。該系統(tǒng)拓展了人類在太空、深海、核環(huán)境等危險情況下的作業(yè)能力，因而在諸多領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，是當(dāng)前先進(jìn)機(jī)器人領(lǐng)域中重要的前沿課題和研究熱點。本文從時延特性的分析入手，應(yīng)用里卡蒂方程、線性矩陣不等式等方法，對遙操作系統(tǒng)穩(wěn)定性能展開了研究，設(shè)計了基于Internet的遙操作機(jī)器人系統(tǒng)的時延控制

2、器。主要做了以下幾個方面的工作： 通過對遙操作系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)時延特性的研究，分析了遙操作系統(tǒng)的通信模式和通信協(xié)議，構(gòu)建了系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)時延的簡化模型。在此基礎(chǔ)之上實現(xiàn)了對校園網(wǎng)內(nèi)基于不同傳輸協(xié)議的時延測試，根據(jù)時延測試結(jié)果的分析，得出了設(shè)計時延控制器的必要性的結(jié)論。 分析了遙操作機(jī)器人系統(tǒng)的基本構(gòu)成，根據(jù)剛體運動力學(xué)的基本原理，構(gòu)建了單自由度的機(jī)械手的簡化模型，通過引入不確定參數(shù)和合理的性能評價信號，推導(dǎo)出反映機(jī)械手實際工作狀態(tài)下主

3、、從手不確定性模型，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步建立了遙操作系統(tǒng)的改進(jìn)型狀態(tài)空間模型。 探討了遙操作機(jī)器人系統(tǒng)魯棒控制器算法，提出了帶記憶的位置、速度和力反饋控制方法，結(jié)合系統(tǒng)的改進(jìn)狀態(tài)空間模型，通過對里卡蒂方程和線性矩陣不等式設(shè)計系統(tǒng)的反饋參數(shù)方案進(jìn)行比較優(yōu)劣，結(jié)合本系統(tǒng)控制器的需求，提出了遙操作系統(tǒng)的γ一次優(yōu)H<,∞>離散控制策略。 該控制策略實現(xiàn)了單自由度遙操作機(jī)器人系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的離散化，接著對主、從手分別設(shè)計了帶記憶的位置