基于無源性的雙邊力反饋控制算法研究.pdf

1、空間機器人的遙操作技術(shù)是目前空間控制技術(shù)發(fā)展的重要方向,遙操作中存在的時延對系統(tǒng)的穩(wěn)定性產(chǎn)生了很大影響,操作者怎樣準(zhǔn)確獲得遠(yuǎn)端信息也面臨很大的困難,如何消除時延帶來的不利影響和提高操作者的臨場感是遙操作的核心問題。雙邊力反饋控制方法就是這樣一種能夠很好地解決時延和臨場感問題的控制方法,通過無源性的引入可以使得系統(tǒng)的穩(wěn)定性不再依賴于控制器參數(shù)的選擇,改進(jìn)后的波變量法以及阻抗匹配在一定程度上可以提高系統(tǒng)的操作性能,把波變量法與操作性很好的四

2、通道法結(jié)合可以在時延不大的情況下保證穩(wěn)定,并得到較好的透明性和跟蹤性,有效地解決了遙操作中存在的問題。
　　本文首先建立了雙邊力反饋控制系統(tǒng)的模型,分析了雙邊力反饋控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和操作性并展開進(jìn)行了詳細(xì)的闡述,分析了基于絕對穩(wěn)定性準(zhǔn)則的雙邊力反饋控制系統(tǒng),發(fā)現(xiàn)這種準(zhǔn)則只能在一定條件下才能保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。研究了無源性理論,找到了魯棒性更強的穩(wěn)定性準(zhǔn)則,通過對基于無源性的Anderson方法進(jìn)行仿真,證實了無源性控制方法具有很強的

3、穩(wěn)定性,但操作性不佳。研究了基于無源性的波變量法,并提出了一種新的波變量的表示形式,通過調(diào)節(jié)主從端的速度波阻抗和力波阻抗后,提高了系統(tǒng)的操作性能。針對波變換過程中出現(xiàn)的波反射,采用阻抗匹配的方式消除了其帶來的影響,并在時延不大的情況下獲得了較好的透明性和跟蹤性。在區(qū)別于傳統(tǒng)雙通道的四通道控制架構(gòu)上，結(jié)合了波變量法得到了基于波變量法的四通道方法和三通道方法,通過仿真驗證了控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和操作性,證實了以上方法可以較好地解決遙操作的時延和