大时延空间遥操作系统自适应控制方法研究
发布时间：2021-02-08 18:36
在空间遥操作系统中,主端操作者操控主端机械臂运动,该运动信号通过传输信道传送到从端机械臂,从端机械臂就可以代替主端操作者来完成各种空间任务。实际执行任务过程中,稳定性和跟踪性是遥操作系统的两个重要性能,而天地间存在的通信大时延和从端环境模型的不确定性是影响遥操作系统跟踪性能的重要原因,这会导致主从端机械臂之间的位置和力跟踪误差,严重情况下甚至使系统进入不稳定状态。本文研究了空间遥操作系统的大时延和环境不确定性问题,论文的主要工作如下:针对大时延和未知环境问题,提出了一种基于自适应Smith预估器的遥操作系统双边PID控制方法。首先,为了解决实际模型与所建模型存在误差的问题,将传统模型参考自适应方法中的被控对象和可调系统对调,并采用李雅普诺夫能量函数法设计自适应算法,以此对系统模型进行辨识及即时校正。其次,将辨识结果作为Smith预估器的参考模型,以此完成自适应辨识与Smith预估控制算法的融合,实现对遥操作系统在大时延和环境参数不确定情况下的有效控制。针对空间遥操作系统中采用的离散化数据传输方式,分析了系统的离散化模型建立方法,并设计了相应的离散化控制方法。首先采用最小二乘法辨识得到系...
【文章来源】：北京邮电大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 空间遥操作系统研究背景及意义
1.2 遥操作系统控制方法研究现状
1.2.1 监督控制
1.2.2 基于事件的控制方法
∞理论的控制方法"> 1.2.3 基于H∞理论的控制方法
1.2.4 基于滑模控制的方法
1.2.5 基于虚拟现实的控制方法
1.3 主要难点
1.4 论文的主要研究内容和组织架构
1.4.1 研究内容
1.4.2 文章结构安排
第二章 遥操作系统中基于Smith预估控制的自适应控制方法设计
2.1 引言
2.2 空间遥操作机器人系统的动力学模型及其性能分析
2.2.1 空间遥操作机器人系统的动力学模型
2.2.2 空间遥操作系统的李雅普诺夫稳定性
2.2.3 空间遥操作系统的透明性和跟踪性
2.3 Smith预估控制原理分析
2.4 模型参考自适应辨识控制器设计
2.4.1 模型参考自适应控制
2.4.2 自适应模型参考辨识控制设计
2.5 利用李雅普诺夫稳定性理论设计Smith自适应辨识器
2.6 基于自适应Smith预估控制的空间遥操作仿真验证
2.7 本章小结
第三章 空间遥操作系统自适应状态观测器控制方法设计
3.1 引言
3.2 空间遥操作系统的离散化数学模型
3.3 基于模型辨识的自适应时延观测器设计
3.4 基于离散化自适应时延观测器的空间遥操作控制方法仿真研究
3.5 本章小结
第四章 空间遥操作系统实物验证平台
4.1 引言
4.2 实物验证平台的搭建
4.3 遥操作系统实物验证及结果分析
4.3.1 基于自适应Smith预估控制的PID控制方法的实物平台实验
4.3.2 基于离散化自适应时延观测器的控制方法实物平台验证
4.4 本章小结
第五章 总结与展望
5.1 总结
5.2 展望
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的论文及成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于虚拟现实的机器人遥操作关键技术研究[J]. 倪得晶,宋爱国,李会军. 仪器仪表学报. 2017(10)
[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]大时延遥操作系统的波变量双边自适应控制[J]. 刘红云,熊伟,居鹤华,崔平远. 控制工程. 2012(03)
[4]空间遥操作机器人主从双边自适应内模控制[J]. 孟中杰,徐秀栋,蔡佳,黄攀峰. 计算机测量与控制. 2011(10)
[5]Smith预估控制研究进展[J]. 赵东亚,邹涛,王治平. 化工进展. 2010(08)
[6]基于谓词不变性的状态反馈控制在机器人遥操作中的应用[J]. 王清阳,席宁,王越超. 机器人. 2003(05)
博士论文
[1]空间机器人遥操作双边控制技术研究[D]. 邓启文.国防科学技术大学 2006
硕士论文
[1]基于无源理论的机器人遥操作双边控制方法研究[D]. 赵启飞.北京邮电大学 2016
[2]基于增强现实技术的移动机器人遥操作系统关键技术研究[D]. 李国梁.山东大学 2015
[3]基于虚拟现实的危险作业机器人遥操作控制系统研究[D]. 陈泽.山东建筑大学 2013
[4]用于点对点机器人远距离控制的6自由度力反馈手控器系统的研究[D]. 张珂.北京邮电大学 2013
[5]双边遥操作系统设计和性能优化研究[D]. 李磊.国防科学技术大学 2011
[6]基于频域性能指标的双边遥操作系统研究[D]. 侯志林.国防科学技术大学 2010
[7]Smith自适应辨识控制算法及其在合成氨生产中的应用[D]. 刘成才.青岛科技大学 2008
[8]机器人网络遥操作及基于事件的控制方法研究[D]. 周广宏.南京航空航天大学 2006
本文编号：3024357
【文章来源】：北京邮电大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 空间遥操作系统研究背景及意义
1.2 遥操作系统控制方法研究现状
1.2.1 监督控制
1.2.2 基于事件的控制方法
∞理论的控制方法"> 1.2.3 基于H∞理论的控制方法
1.2.4 基于滑模控制的方法
1.2.5 基于虚拟现实的控制方法
1.3 主要难点
1.4 论文的主要研究内容和组织架构
1.4.1 研究内容
1.4.2 文章结构安排
第二章 遥操作系统中基于Smith预估控制的自适应控制方法设计
2.1 引言
2.2 空间遥操作机器人系统的动力学模型及其性能分析
2.2.1 空间遥操作机器人系统的动力学模型
2.2.2 空间遥操作系统的李雅普诺夫稳定性
2.2.3 空间遥操作系统的透明性和跟踪性
2.3 Smith预估控制原理分析
2.4 模型参考自适应辨识控制器设计
2.4.1 模型参考自适应控制
2.4.2 自适应模型参考辨识控制设计
2.5 利用李雅普诺夫稳定性理论设计Smith自适应辨识器
2.6 基于自适应Smith预估控制的空间遥操作仿真验证
2.7 本章小结
第三章 空间遥操作系统自适应状态观测器控制方法设计
3.1 引言
3.2 空间遥操作系统的离散化数学模型
3.3 基于模型辨识的自适应时延观测器设计
3.4 基于离散化自适应时延观测器的空间遥操作控制方法仿真研究
3.5 本章小结
第四章 空间遥操作系统实物验证平台
4.1 引言
4.2 实物验证平台的搭建
4.3 遥操作系统实物验证及结果分析
4.3.1 基于自适应Smith预估控制的PID控制方法的实物平台实验
4.3.2 基于离散化自适应时延观测器的控制方法实物平台验证
4.4 本章小结
第五章 总结与展望
5.1 总结
5.2 展望
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的论文及成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于虚拟现实的机器人遥操作关键技术研究[J]. 倪得晶,宋爱国,李会军. 仪器仪表学报. 2017(10)
[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]大时延遥操作系统的波变量双边自适应控制[J]. 刘红云,熊伟,居鹤华,崔平远. 控制工程. 2012(03)
[4]空间遥操作机器人主从双边自适应内模控制[J]. 孟中杰,徐秀栋,蔡佳,黄攀峰. 计算机测量与控制. 2011(10)
[5]Smith预估控制研究进展[J]. 赵东亚,邹涛,王治平. 化工进展. 2010(08)
[6]基于谓词不变性的状态反馈控制在机器人遥操作中的应用[J]. 王清阳,席宁,王越超. 机器人. 2003(05)
博士论文
[1]空间机器人遥操作双边控制技术研究[D]. 邓启文.国防科学技术大学 2006
硕士论文
[1]基于无源理论的机器人遥操作双边控制方法研究[D]. 赵启飞.北京邮电大学 2016
[2]基于增强现实技术的移动机器人遥操作系统关键技术研究[D]. 李国梁.山东大学 2015
[3]基于虚拟现实的危险作业机器人遥操作控制系统研究[D]. 陈泽.山东建筑大学 2013
[4]用于点对点机器人远距离控制的6自由度力反馈手控器系统的研究[D]. 张珂.北京邮电大学 2013
[5]双边遥操作系统设计和性能优化研究[D]. 李磊.国防科学技术大学 2011
[6]基于频域性能指标的双边遥操作系统研究[D]. 侯志林.国防科学技术大学 2010
[7]Smith自适应辨识控制算法及其在合成氨生产中的应用[D]. 刘成才.青岛科技大学 2008
[8]机器人网络遥操作及基于事件的控制方法研究[D]. 周广宏.南京航空航天大学 2006
本文编号：3024357
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