网络遥操作机器人系统的模糊预测控制研究

来源 :江苏科技大学 | 被引量 : 3次 | 上传用户:zx1q1q1
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
网络遥操作机器人系统通过计算机网络通讯对远端机器人进行远程控制,实现了人类作业空间的拓展,具有广阔的应用前景。然而由于网络也存在着时延、数据丢失等问题,会造成系统的不稳定,降低操作性能,所以对于网络遥操作机器人系统如何克服时延等问题影响的研究具有重要意义及应用价值。本文主要对网络遥操作机器人系统的模型建立与稳定性分析以及时延问题进行了研究,结合预测控制与模糊控制二者的优点,设计了一种新型的模糊预测控制器,在保证系统稳定的基础上实现了良好的位置跟踪与力反馈,克服了网络时延以及模型失配问题的影响,并完善了一套单自由度主从式网络遥操作实验系统。首先,本文介绍了课题的背景及研究意义,并对国内外发展现状进行了回顾与分析,针对时延问题设计了一套解决方案。其次,在系统动力学模型的基础上,对现有的几种建模方式及稳定性分析方法进行了研究,在对各自优缺点进行分析后,最后选择了研究较为成熟、稳定性较强的无源二端口网络模型。然后,本文针对系统存在的时延问题,设计了自适应广义预测控制器,并分别在无时延,固定时延和随机时延几种情况下进行MATLAB仿真实验,仿真结果表明设计的控制器能满足系统稳定性和操作性能的要求,实现了位置跟踪与力反馈。接着,针对预测控制算法可能存在的模型失配问题,在反馈校正环节引入模糊控制,设计了一种新型的模糊预测控制器设计方案。在几种时延环境下的仿真结果表明该控制器可以有效解决模型失配问题,保证了系统的稳定性。最后,完善了一套单自由度主从式网络遥操作机器人系统,在LabVIEW环境下采用本文设计的控制器,并在该系统上完成了位置跟踪和力反馈实验。理论分析与实验结果表明:本文设计的新型的模糊预测控制器具有良好的控制效果和稳定性,可以有效解决时延问题,为进一步随机大时延下的网络遥操作系统的研究奠定了一定的基础。
其他文献
脑电信号(Electroencephalogram, EEG)是中颅内神经突触和树突传递神经电位信号而衍射到大脑头皮的募集信号,人在主动思维或受到不同的感觉刺激时,EEG会出现差异性变化。基于EE
学位
全垫升气垫船是以静态空气压力支撑的一类高性能船舶,它通过垫升系统将船体托起,由安装在尾部的大功率螺旋桨提供推力,通过垂直空气舵实现对气垫船的操纵。全垫升气垫船在运行时
生产调度作为流程企业生产管理的核心,对提升企业综合竞争力和经济效益具有重要作用。流程工业生产调度是一个典型的NP-hard优化问题,具有复杂性、多约束性与多目标性,因此需要一种高效可行的优化算法用于问题的求解。而协同优化(Collaborative Optimization,CO)是一种新兴的多学科优化设计算法,它将复杂的模型分解为若干部分,降低了系统的复杂程度,减小了问题的求解难度,在流程工业生
尾矿库是围地构成的或筑坝拦截谷口,用以堆存金属非金属矿山矿石选别后排出尾矿的场所,是维持矿山企业正常生产的必要设施,它是一个具有高势能的人造泥石流重大危险源,同时又是矿
学位
智能假肢是康复领域的热点问题和前沿性研究课题,国际上能够膝踝协调控制的智能假肢仅仅处于起步阶段,而国内在这一领域更是处于真空状态。本课题研制的智能假肢膝踝协调控制系
学位
电阻抗断层成像技术(electrical impedance tomography,EIT)是一种诱人的成像技术。它通过配置体表电极阵列、利用物场内介质的阻抗(电阻或电导)特性,通过施加驱动电流(电压)
在海上的浮式生产、存储、卸载平台(Floating Production Shortage and Offloading,简称FPSO)系统中,穿梭油轮承担着为FPSO卸载原油并运送到陆地的任务。在FPSO存储原油卸载过