網(wǎng)絡(luò)化遙操作系統(tǒng)的同步控制和實驗驗證.pdf

1、機器人遙操作系統(tǒng)是一門綜合學(xué)科，綜合了機器人學(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、核輻射檢測、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際問題時，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)傳輸時延等問題時，研究的困難進一步加大。本文主要針對遙操作系統(tǒng)存在內(nèi)部干擾

2、和外部不確定的情況下，帶有傳輸時延的主從端同步控制問題進行研究，實現(xiàn)了有限時間同步控制。對帶有輸入飽和的情況進行處理，實現(xiàn)了系統(tǒng)漸近穩(wěn)定。應(yīng)用Lyapunov函數(shù)方法，對提出的控制算法進行分析與證明，并通過Matlab/Simulink進行系統(tǒng)仿真，在Phantom Premium1.5HF機械臂平臺上進行了實驗驗證。本文主要從以下三個方面進行分析與論述。
　　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，分析其動力學(xué)

3、特性。同時，介紹了擴張狀態(tài)觀測器的基礎(chǔ)知識、有限時間控制的基本概念、實驗平臺的硬件和軟件特性，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，對遙操作系統(tǒng)中的位置同步問題進行了研究。針對實際系統(tǒng)中存在的內(nèi)部的不確定和外界環(huán)境中的干擾問題，應(yīng)用擴張狀態(tài)觀測器的控制方法，在主端和從端分別設(shè)計相應(yīng)的控制器進行處理。設(shè)計相應(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，實現(xiàn)了對系統(tǒng)的有限時間控制。最后，通過在實驗平臺上