基于無線通信網(wǎng)絡(luò)的遙操作工程機器人系統(tǒng)控制策略研究.pdf

1、基于Internet的遙操作工程機器人系統(tǒng)是指由操作者通過計算機網(wǎng)絡(luò)操縱的在人類難以接近的環(huán)境下作業(yè)的工程機械。研發(fā)基于無線通信網(wǎng)絡(luò)的遙操作工程機器人系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)遙操作系統(tǒng)完全的移動操作，大大提升系統(tǒng)的靈活性，并降低維護成本，具有重大的工程實際意義。但由于無線通信網(wǎng)絡(luò)不可避免地存在網(wǎng)絡(luò)時延，且相比于有線網(wǎng)絡(luò)的時延更大更具時變性，因此會影響遙操作系統(tǒng)的穩(wěn)定性和操作性能。為此，本文對無線通信網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的遙操作工程機器人系統(tǒng)的穩(wěn)定性和操作性能

2、進行了研究。本文主要研究內(nèi)容如下:
　　1.研究了遙操作工程機器人系統(tǒng)軟件的實現(xiàn)方法，包括無線通信協(xié)議的分析與選擇、客戶端/服務(wù)器模型、套接字編程技術(shù)以及基于MFC的多線程編程技術(shù)等。
　　2.設(shè)計了遙操作工程機器人的硬件和軟件系統(tǒng)。其中，硬件系統(tǒng)的設(shè)計包括系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計、無線通信網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計以及遠程操作端子系統(tǒng)和現(xiàn)場控制端子系統(tǒng)的設(shè)計。軟件系統(tǒng)的設(shè)計包括廣域網(wǎng)模擬器的引入、客戶端控制軟件和現(xiàn)場端控制軟件的設(shè)計。
　

3、　3.設(shè)計了基于參數(shù)模型的增益調(diào)度控制結(jié)構(gòu)和算法;利用該方法對PID控制器輸出乘以適當?shù)脑鲆妫⒁罁?jù)網(wǎng)絡(luò)時延動態(tài)調(diào)整該增益;實驗研究了增益調(diào)度控制方法的控制特性。
　　4.設(shè)計了基于非參數(shù)模型的模糊控制結(jié)構(gòu)和算法;利用PID參數(shù)調(diào)節(jié)規(guī)律和實驗經(jīng)驗得到的模糊控制規(guī)則對PID的輸出參數(shù)進行實時整定;實驗研究了模糊控制方法的控制特性。
　　5.設(shè)計了基于非參數(shù)模型的模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制結(jié)構(gòu)和算法;利用模糊控制知識表達能力和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自學

4、習能力在線調(diào)整輸出以適應(yīng)環(huán)境的變化;實驗研究了模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方法的控制特性。
　　研究結(jié)果表明，基于參數(shù)模型的增益調(diào)度控制在網(wǎng)絡(luò)時延較小時，表現(xiàn)出了優(yōu)于常規(guī)PID控制的控制效果。但當網(wǎng)絡(luò)時延增加到一定值時，由于該方法自身存在的局限性以及實驗系統(tǒng)難易獲取精確參數(shù)模型的原因，增益調(diào)度控制失去了原有的控制效果。而基于非參數(shù)模型的模糊控制與模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制，因其控制機制的智能性，無需建立系統(tǒng)的參數(shù)模型，在網(wǎng)絡(luò)時延較大時仍能表現(xiàn)出較常規(guī)P