具有時變時延的機器人遙操作系統(tǒng)控制研究.pdf

1、隨著社會經(jīng)濟和科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，機器人遙操作技術(shù)已廣泛應(yīng)用于深海作業(yè)、太空探測和核設(shè)施等各個領(lǐng)域，在大大降低了經(jīng)濟成本的同時，也最大程度的保障了操作人員的安全。機器人遙操作技術(shù)在很多領(lǐng)域的成功應(yīng)用越來越顯示出其巨大的研究價值，目前已成為控制領(lǐng)域的研究熱點。
　　機器人遙操作系統(tǒng)的動力學(xué)方程具有非線性和不確定性的特點，特別是通信環(huán)節(jié)存在的通信時延，大大地降低了機器人遙操作系統(tǒng)的穩(wěn)定性和操作性能。針對上述問題，本文主要做了如下工作:

2、
　　1.采用拉格朗日方法給出了機器人遙操作系統(tǒng)的動力學(xué)模型。為了便于分析時延對系統(tǒng)穩(wěn)定性和操作性能的影響，引入了機器人遙操作系統(tǒng)等效的二端口網(wǎng)絡(luò)模型，并在此基礎(chǔ)上分析了時延對整個遙操作系統(tǒng)穩(wěn)定性和透明性的影響，證明了時延是導(dǎo)致遙操作系統(tǒng)不穩(wěn)定、降低遙操作系統(tǒng)透明性的根本原因。
　　2.針對機器人遙操作系統(tǒng)中存在的時變通信時延問題，通過反饋線性化將遙操作控制系統(tǒng)的同步控制描述為一類不確定線性時滯系統(tǒng)H∞控制問題，其中的不確定

3、性用于描述時變時延引起的系統(tǒng)動態(tài)。進而，采用Lyapunov-Krasovskii函數(shù)方法和積分不等式方法，給出了保證系統(tǒng)漸近穩(wěn)定并具有給定H∞性能指標的一個充分條件。然后，基于線性矩陣不等式方法設(shè)計H∞控制器，實現(xiàn)了遙操作系統(tǒng)的同步控制，并通過仿真算例驗證了所提基于H∞控制的遙操作系統(tǒng)的同步控制方法的有效性。
　　3.對前面通過反饋線性化得到的機器人遙操作系統(tǒng)的線性時滯系統(tǒng)模型進行增廣處理，給出二次性能指標，把機器人遙操作系統(tǒng)的