基于波变量的时域无源双边遥操作控制方法研究

发布时间：2022-01-27 06:32

　　针对通信时延引起空间遥操作系统的不稳定和操作性能下降问题,基于无源理论的双边控制方法,提出一种基于改进波变量和时域无源相结合的遥操作控制方法。首先对传统波变换控制结构进行改进;其次针对波变量遥操作控制方法在随机时延下不能保证稳定性问题,提出了基于波变量的时域无源双边遥操作控制方法,采用改进的波变换控制结构,并在主端采用串联式无源控制器,在从端采用并联式无源控制器,使得系统整体保持无源稳定状态;最后,通过Simulink仿真和搭建的试验平台验证方法的有效性。试验表明:基于波变量的时域无源双边遥操作控制方法在2 s左右随机时延下,速度及力可以实现稳定跟踪。 

【文章来源】：载人航天. 2020,26(06)北大核心CSCD

【文章页数】：11 页

【部分图文】：

传统波变换控制结构图

传统波变换控制结构主要存在波反射现象,且该现象不能避免,但是可以减小该现象。本文对从端环境减小波反射,使从端输入波变量不受主端输出波变量的影响,如图2所示,其中α、β是调整因子,其他参数如图1所示。其中,输入波变量如式(7)所示:

通过对波变量控制结构的遥操作系统原理分析,无论是采用传统的波变量控制结构还是改进波变量控制结构,由于时延变化率的存在都不能保证在随机时延下的稳定性,所以针对随机的通信时延问题,采用时域无源控制方法来保证系统的稳定性。时域无源性方法(Time Domain Passivity Approach)是无源控制理论发展的另一个方向,从系统时域的角度来分析,通过无源性观测器实时监测该系统是否处于能量的输入大于输出的状态,当不满足条件时,用无源性控制器来消耗系统中不稳定的能量,从而保证系统的无源性。无源性控制器在整个系统中就相当于电路中电阻的作用,可以串联或者并联在整个系统中,见图3、图4,其中α1和α2为耗散因子,f1、f2为力,v、v1、v2为速度。图4 并联式无源性控制器示意图

【参考文献】：
期刊论文
[1]空间机器人遥操作关键技术综述与展望[J]. 张涛,陈章,王学谦,梁斌.  空间控制技术与应用. 2014(06)
[2]基于事件的控制理论研究及其应用[J]. 陈宜滨,席宁,李洪谊.  机械工程学报. 2012(17)
[3]空间在轨服务技术进展[J]. 李岩,党常平.  兵工自动化. 2012(05)



本文编号：3611957