[发明专利]基于齐次理论有限时间收敛的遥操作控制器的设计方法

摘要

一种基于齐次理论有限时间收敛的遥操作控制器的设计方法，按以下步骤：1)分别选取主端触觉机械臂以及从端实际操作机械臂，通过网络通信通道连接组成主从遥操作系统。获取从端机械臂的动力学参数，动力学参数包括主从端惯性力矩阵、哥氏力与离心力矩阵、重力项矩阵等；2)针对该主从遥操作系统，定义从端机械臂轨迹跟踪误差及误差变化率，然后在从端设计齐次型有限时间控制器。本发明的优点：1)从机械手可以准确快速地跟踪主机的轨迹；2)控制器在不牺牲系统透明度/保真度的前提下保证了整个遥操作系统的稳定性；3)具有良好鲁棒性，适用于具有对称时变时延和不对称时变时延的遥操作系统。4)具有良好的抗外部干扰的性能。

主权项

1.一种基于齐次理论有限时间收敛的遥操作控制器的设计方法，其特征是按以下步骤：步骤1：分别选取主端触觉机械臂以及从端实际操作机械臂，通过网络通信通道连接组成主从遥操作系统；获取从端机械臂的动力学参数，动力学参数包括主从端惯性力矩阵、哥氏力与离心力矩阵、重力项矩阵；步骤2：针对该主从遥操作系统，定义从端机械臂轨迹跟踪误差及误差变化率：es＝qs‑qm(t‑Tm)q_s为从端角度，为从端角速度，T_m为主端至从端的网络时延，q_m(t‑T_m)为主端角度经过T_m时延后的信号，为主端角速度经过T_m时延后的信号。e_s为从端机械臂轨迹跟踪误差，为从端机械臂轨迹跟踪误差变化率。在从端设计齐次型有限时间控制器：其中，M_s(q_s)为从端机械臂惯性矩阵，为哥氏力与离心力矩阵，G_s(q_s)为重力项矩阵，为主端角加速度信号经过T_m时延后的信号，K_s,B_s,α_s,β_s均为齐次型有限时间控制器的参数，且K_s＞0,B_s＞0，τ_s为从端控制器提供的控制力矩。函数sig(x)^r,r＝α_s,β_s定义如下：sig(x)r＝sign(x)|x|rsign(x)为符号函数，其定义如下：