基于PHANTOM Omni機(jī)器人的遙操作系統(tǒng)位置和力控制.pdf

1、遙操作系統(tǒng)最重要的性能要求之一就是其透明性，即從機(jī)器人對(duì)主機(jī)器人的位置軌跡精確跟蹤以及主機(jī)器人通過從機(jī)器人得到工作環(huán)境中力的精確反饋。外界的擾動(dòng)是降低遙操作系統(tǒng)透明性的重要因素之一，它會(huì)導(dǎo)致主從機(jī)器人之間的位置以及力的跟蹤誤差，甚至引起系統(tǒng)的不穩(wěn)定。為了達(dá)到良好的性能指標(biāo)，需要對(duì)遙操作系統(tǒng)進(jìn)行有效地控制，提高其透明性，尤其是位置軌跡和力的跟蹤精度。
　　針對(duì)界擾動(dòng)通常會(huì)降低遙操作系統(tǒng)位置和力跟蹤精度的問題，本文提出了一種PID控制

2、與反演控制相結(jié)合的方法對(duì)基于兩臺(tái)PHANTOM Omni機(jī)器人組成的遙操作系統(tǒng)進(jìn)行控制。本文主要工作包括以下幾點(diǎn)：
　　1）針對(duì)單個(gè)PHANTOM Omni機(jī)器人受到的外界擾動(dòng)，通過反演控制方法，建立了數(shù)學(xué)模型并設(shè)計(jì)反演控制器，用李雅普諾夫理論證明了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和對(duì)給定指令位置的跟蹤誤差收斂性。仿真和分析表明,所設(shè)計(jì)的控制器可以有效降低干擾，并且具有良好的位置軌跡跟蹤性能。
　　2）針對(duì)雙PHANTOM Omni組成的遙操作

3、系統(tǒng)受到的外界擾動(dòng),提出了一種基于PID結(jié)合反演控制方法。建立了主機(jī)器人、操作者、從機(jī)器人、環(huán)境、外界干擾等幾大要素組成的遙操作系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型；分別對(duì)主機(jī)器人和從機(jī)器人設(shè)計(jì)PID控制器和反演控制器，融入到基于雙PHANTOM Omni機(jī)器人的遙操作系統(tǒng)，其中，在主機(jī)器人端設(shè)計(jì)PID控制器用于實(shí)現(xiàn)主機(jī)器人對(duì)從機(jī)器人力的跟蹤，在從機(jī)器人端設(shè)計(jì)反演控制器用于實(shí)現(xiàn)從機(jī)器人對(duì)主機(jī)器人的位置跟蹤。并用李雅普諾夫理論證明了閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。進(jìn)一步采用M

4、ATLAB進(jìn)行仿真，以2臺(tái)PHANTOM Omni機(jī)器人組成的遙操作系統(tǒng)為控制對(duì)象，對(duì)所提出的的方法進(jìn)行驗(yàn)證。仿真結(jié)果表明，當(dāng)系統(tǒng)受到外部干擾時(shí)，PID控制與反演控制相結(jié)合的控制方法可以確保系統(tǒng)穩(wěn)定性，且具有良好的位置和力跟蹤性能。
　　3)搭建了基于PHANTOM Omni機(jī)器人的遙操作實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。并且將提出的PID結(jié)合反演控制方法從MATLAB仿真中轉(zhuǎn)換成VC環(huán)境下的可執(zhí)行代碼應(yīng)用在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上。實(shí)現(xiàn)了對(duì)兩臺(tái)PHANTOM Omn