[发明专利]一种复杂遥操作技术的神经自适应固定时间控制方法

说明书

本发明提供了一种复杂遥操作技术的神经自适应固定时间控制方法，包括：首先对遥操作系统的主从机器人进行运动学和动力学建模，并设定跟踪误差；然后建立主机器人的操作员对整个遥操作系统影响的控制策略及主从机器人之间的复杂混合通讯；最后提出神经自适应非奇异固定时间控制方法，并结合所述运动学和动力学模型，实现复杂遥操作系统中主从机器人互相位置和轨迹跟踪的固定时间稳定。本发明的有益效果是：更加贴近实际；更加富有工程意义，考虑了主从机器人之间无法避免的通讯时滞，并且考虑的时滞是更加现实化的混合时滞；实现了固定时间跟踪，使得本发明方法拥有更强的适应工程需求能力，并且规避了控制器奇异性的情况，此外，应用神经网络，减小了控制增益进而降低了控制成本，减小了控制代价。

技术领域

本发明涉及工业控制技术领域，尤其涉及一种复杂遥操作技术的神经自适应固定时间 控制方法。

背景技术

遥操作是一门多学科交叉学科，它集合了力学、电子学、信息论、自动化理论等领域。 值得注意的是机器人技术就是诞生于两种技术的结合——遥操作和数控铣床。而随着科技 以及工业的快速发展，机器人以及遥操作技术也得到了快速发展。由于工业自动化的全面 发展和科学技术的提高，遥操作技术的快速更新进步，正满足了当下工业自动化的需求， 并且还能替代人类完成高危险高难度的任务。

然而遥操作技术在实际应用中会有各种各样的难题制约着它的发展，其中最显著的就 是遥操作技术中主从机器人本身的参数不确定性和所受到的外部扰动会影响遥操作技术 实现目标，也会使遥操作技术的控制代价增加；另一方面是遥操作技术中主从机器人之间 的通讯通道的通讯信号的时滞问题，但这些问题又是在实际工程中无法避免的。

此外，遥操作技术一般执行任务都是多个任务连续执行，一个问题就是，如果使用该 项技术的人能够提前预知每一个任务的完成时间，那么势必会使得遥操作技术的控制代价 降低，并且对于实际的工程应用，可预知任务完成时间的遥操作技术拥有更强的适应能力 与更好地完成效率。并且遥操作系统能够更好地结合人在这个技术中的地位，能够使得整 个技术更加智能化以及提高了该技术应对突发情况的能力，而我们称这种提高人在该技术 中的影响的遥操作技术称为HIL遥操作技术，HIL遥操作技术也能够更好地应对复杂的现 实工程应用。

因此，本发明将考虑扰动及模型参数不确定性和通讯时滞的HIL遥操作系统系统称之 为复杂遥操作系统，研究固定时间跟踪控制方法应对复杂遥操作系统具有重要工程意义。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种复杂遥操作技术的神经自适应非奇异固定时间 控制方法，主要包括以下步骤：

S101：对遥操作系统的主从机器人进行运动学和动力学建模，并设定跟踪误差；其中， 在所建立的模型中加入了主机器人的操作员对主机器人的影响力以及环境因素对从机器 人的影响力；

S102：建立主机器人的操作员对整个遥操作系统影响的控制框架及主从机器人之间的 复杂通讯，通讯中包含了常时滞、时变时滞以及随机时滞影响；

S103：设计神经自适应非奇异固定时间控制方法，并结合所述运动学和动力学模型， 实现复杂遥操作系统中主从机器人的双边固定时间轨迹跟踪控制。

进一步地，步骤S101中，建立运动学和动力学模型及设定跟踪误差的具体步骤，包括：

S201：建立遥操作系统的常规运动学和动力学模型，如公式(1)所示：