【摘 要】
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本文旨在研究遥操作系统的网络化控制问题。针对通信网络中存在的时延和带宽受限等问题,本文首先研究了网络化遥操作系统的自适应控制策略,为了进一步提高系统的通信效率,后续对事件触发通信机制下的遥操作系统进行了研究。主要研究成果如下:1)针对非对称通信时变时延下的双主/单从三边遥操作系统,提出了一种自适应控制策略。首先利用无源弹簧-阻尼系统来模拟外界对主从端机械臂施加的力,其次利用自适应控制策略来刻画主端
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本文旨在研究遥操作系统的网络化控制问题。针对通信网络中存在的时延和带宽受限等问题,本文首先研究了网络化遥操作系统的自适应控制策略,为了进一步提高系统的通信效率,后续对事件触发通信机制下的遥操作系统进行了研究。主要研究成果如下:1)针对非对称通信时变时延下的双主/单从三边遥操作系统,提出了一种自适应控制策略。首先利用无源弹簧-阻尼系统来模拟外界对主从端机械臂施加的力,其次利用自适应控制策略来刻画主端与操作员以及从端与远程环境之间交互力的阻抗特性并解决主从端机械臂重力负荷的相关问题。最后基于Lyapunov稳定性定理与自适应控制理论获得了三边遥操作系统主从端同步的充分条件,并通过Matlab仿真验证了所提出的自适应控制策略的准确性。2)针对具有常时延的双边遥操作系统,提出了一种带有事件触发机制的PD控制策略。首先采用拟-PD控制器并引入事件触发机制来解决双边遥操作系统中通信信道阻塞的问题。其次引入速度估计器解决了实际控制系统中速度信息很难获取的问题,同时满足设计系统的控制器和事件触发条件时系统对速度信息的需求。最后基于Lyapunov稳定性定理和事件触发控制理论获得了遥操作系统稳定的条件,并通过Matlab仿真验证了所提出的事件触发控制策略的有效性。3)针对通信时变时延下的双边遥操作系统,提出了一种基于采样的事件触发控制策略。首先在事件触发通信机制的前提下结合采样控制使系统中的事件检测器无需实时监测系统的状态,同时避免了Zeno现象。其次利用积分不等式和扩展的倒凸矩阵不等式处理闭环遥操作系统中的通信时变时延。最后结合Lyapunov稳定性定理和线性矩阵不等式理论给出遥操作系统的稳定性判据,并通过Matlab仿真验证提出的定理的可靠性以及控制策略的可行性。
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