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移动机器人遥操作系统稳定性分析

宋长会  
【摘要】: 随着航天及深海探测技术的发展,遥操作机器人技术的应用越来越广泛,因此针对遥操作机器人的研究也逐渐成为了控制理论研究的热点之一。遥操作机器人系统借助于信息传输网络拓展了机器人的应用空间,实现了机器人的远程操作,使得遥操作机器人技术有了更加广阔的应用前景,利用这种控制方法还可以进行时实远程监控与操作、远程实验与教学、远程医疗、远程作业以及其它潜在的广泛应用。本文对移动机器人遥操作系统的稳定性分析方法进行了研究,主要的工作有: 首先,对几种实用的建模方法进行了总结,并确定了时滞系统模型作为本文的研究基础;介绍了几种遥操作系统中使用的典型网络及其特点,并以Internet为例讨论了遥操作系统的网络传输时延分析,时延分析结果为后面章节的时延假设提供了依据。 然后分别应用时滞理论和Lyapunov-Krasovskii定理,对遥操作系统的稳定性进行了研究,分别给出了遥操作系统时滞独立和时滞依赖稳定的充分条件,并给出了时滞依赖稳定的最大允许时滞,只要通信网络的传输时延小于该允许时滞,就可以保证遥操作系统是渐近稳定的。 在以上研究的基础上,对含有参数不确定性的遥操作系统的稳定性进行了研究,分别给出了该类系统时滞独立和时滞依赖稳定的充分条件,并给出了2个数字仿真算例,通过与已有文献的结果的比较,说明本章提出的判定定理具有更小的保守性。 最后,基于TrueTime工具箱设计了移动机器人遥操作控制系统仿真实验平台,并通过移动机器人遥操作仿真实验验证了前文稳定性定理的有效性和仿真平台的实用性。 各章的数字仿真实验表明,本文提出的遥操作系统时滞依赖稳定性判定定理不仅实用,且具有更小的保守性。


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