【摘 要】
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遥操作技术拓宽了人类在危险或者恶劣环境下作业的范围,它在很多领域都得到了广泛的应用,是目前机器人领域中比较前沿的热点研究内容。巡检小车作为移动机器人的一个分支,具
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遥操作技术拓宽了人类在危险或者恶劣环境下作业的范围,它在很多领域都得到了广泛的应用,是目前机器人领域中比较前沿的热点研究内容。巡检小车作为移动机器人的一个分支,具有道路障碍识别、自动控制和环境检测等功能,便于提取复杂环境的重要信息。巡检小车遥操作系统中引入无线网络技术,不可避免地导致网络通讯时延的产生,对系统的稳定性带来影响,增大系统的控制难度。因此,本文主要研究巡检小车遥操作系统在无线网络环境下的控制方法,其主要工作有以下几个方面:首先,根据巡检小车的运动状态与偏差关系建立其数学模型,并对巡检小车遥操作系统在网络变时延下的稳定性影响进行了分析。其次,通过对无线网络时延进行分析,给出计算网络时延的模型。在此基础上,重点分析平均时延窗口(ADW)的时延预测方法,针对其在网络时延剧烈变化时无法有效预测的不足,提出误差修正预测模型,进而设计了一种改进的ADW预测方法,并对预测结果进行分析。然后,根据典型的小车运动动态响应误差曲线,建立系统动态特性的特征模型。结合仿人智能控制和Smith预估控制的优点,在Smith预估控制的时延补偿作用下,根据巡检小车不同的运动状态,利用开、闭环混合控制来减小网络通讯时延的影响,提出一种有效的HSIC-Smith控制算法。最后,为了解决仿人智能控制器参数难以整定的不足,采用基于模糊控制理论的参数在线整定方法,对系统的误差及误差变化率模糊化处理,利用其变化趋势的模糊信息,对仿人智能控制的参数进行实时调节。通过仿真实验验证表明,文中方法对时延的变化有较好的适应能力,控制系统的稳定性和动态特性均优于PID-Smith预估控制。
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