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大时延主从遥操作系统的双向控制与共享控制策略研究

李琳辉  
【摘要】:近几十年来,遥操作控制作业已经从核工业领域,医疗领域发展到更远的深海和深空探测领域等。随着遥控距离的增加,人们面对的一个重要问题就是信号传输环节的时间延迟问题。遥操作过程中存在的时间延迟是恶化系统性能,影响系统稳定的根本原因。 本文以月球车车载机械臂的远程控制为背景,选取通信环节存在较大时间延迟(往返10-15 秒)的一般遥操作机械臂系统为对象,从分析大时延对系统稳定性和透明度的影响入手,重点对远端机械臂的控制策略和控制模式进行了深入研究。 文章综合考虑了遥操作机械臂系统结构复杂、模型参数不确定及从端任务环境未知等特点,设计了两种针对不同操作任务的自适应力/位移混合控制算法,并通过Lyapunov 稳定性证明及控制器仿真研究验证了算法的有效性。最后在保证两种控制模式平稳、智能切换的基础上初步设计了一个遥操作过程的图形仿真界面。


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