網(wǎng)絡(luò)化遙操作系統(tǒng)的同步控制和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證.pdf

1、機(jī)器人遙操作系統(tǒng)是一門(mén)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(lái)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(wèn)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(wèn)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

2、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(wèn)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(guò)Matlab/Simulink進(jìn)行系統(tǒng)仿真，在Phantom Premium1.5HF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)

3、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(wèn)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(wèn)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(guò)在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上