一种改进波变量的四通道遥操作多边控制方法技术

本发明专利技术公开了一种改进波变量的四通道遥操作多边控制方法。本发明专利技术将双边控制方法扩展到多边，通过设计主从端权重分配系数，实现系统的多边协同作业功能，提升系统的工作效率。此外，通过建立主从端动力学模型，并加入时延补偿通信通道，提出系统的理想透明性条件，在保证系统稳定性的同时，大幅度提升了系统的透明性，增强了操作者的多边临场感。针对传统四通道控制方法在通信时延下存在的不稳定问题，本发明专利技术提出了基于无源理论的改进波变量方法，通过两个可以根据不同需求独立选择的参数，减轻了传统波变量存在的波反射现象对系统透明性的负效应，保证系统在多边遥操作过程中的位置跟踪性能和力反馈的逼真度。

A multichannel four way teleoperation control method with improved wave variables

The invention discloses a four channel tele operation multilateral control method with improved wave variables. The invention extends the bilateral control method to the multilateral, realizes the multilateral cooperative operation function of the system and improves the working efficiency of the system by designing the weight distribution coefficient of the master and slave end. In addition, by establishing the master-slave dynamics model and adding the delay compensation communication channel, the ideal transparency condition of the system is proposed, which not only ensures the stability of the system, but also greatly improves the transparency of the system and enhances the operator's sense of multilateral presence. Aiming at the unstable problem of traditional four-channel control method under communication delay, an improved wave variable method based on passive theory is proposed. By two parameters which can be independently selected according to different requirements, the negative effect of wave reflection phenomenon existing in traditional wave variable on system transparency is reduced and the system is guaranteed. Location tracking performance and force feedback fidelity in multilateral teleoperation.

【技术实现步骤摘要】
一种改进波变量的四通道遥操作多边控制方法
本专利技术属于遥操作控制领域，具体来说是一种改进波变量的四通道遥操作多边控制方法，在保证多主从机器人协同遥操作系统稳定性的同时提升遥操作系统的透明性。
技术介绍
随着机器人技术的不断发展，依靠人机交互工作方式的遥操作技术已经在航天、医疗、海洋等领域发挥了重要的作用，具有广泛的应用前景。尤其是能够实现多个主从机器人协同作业的多边遥操作系统，提升了系统的协同作业能力，提高了作业的效率，并提升了系统的透明性能，增强了操作者的多边临场感。然而，随着主从端距离的加大，特别是多边环境下多个主从机器人的信号交杂，系统在信号传输过程中产生的通信时延对系统稳定性的恶化程度较传统的双边遥操作系统更为严重。以往的多边控制一般采用基于波变量的2n通道结构，即2n端口网络形式，n个主从端的力和速度分别表示网络中的电压和电流。尽管2n通道结构能够保证遥操作系统完成基本的遥操作任务，但是系统的透明性能无法保证，如文献“Multilateralteleoperationcontrolovertime-delayedcomputernetworksusingwavevaria本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种改进波变量的四通道遥操作多边控制方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步：建立多边遥操作系统的动力学模型；第二步：设计多边遥操作系统主端与从端的权重系数；第三步：引入改进波变量的计算方法，设计时延补偿通信通道；第四步：设计四通道多边控制器，匹配透明性参数，提升从端的位置跟踪性能和力反馈的逼真度；在第一步中，建立的动力学模型为：第i个主端的动力学模型：

【技术特征摘要】
1.一种改进波变量的四通道遥操作多边控制方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步：建立多边遥操作系统的动力学模型；第二步：设计多边遥操作系统主端与从端的权重系数；第三步：引入改进波变量的计算方法，设计时延补偿通信通道；第四步：设计四通道多边控制器，匹配透明性参数，提升从端的位置跟踪性能和力反馈的逼真度；在第一步中，建立的动力学模型为：第i个主端的动力学模型：第i个从端的动力学模型：第i个操作者与主端相互作用的动力学模型：Fhi＝Fhi*-ZhiVmi(3)第i个从端与外界环境相互作用的动力学模型：Fei＝Fei*+ZeiVsi(4)其中，i＝1,...,n，j＝1,...,n，即表示该系统是具有n个主端和n个从端的多边遥操作系统，Zcmi＝Zmi+Cmi，Zcei＝Zsi+Csi，Zmi和Zsi分别是第i个主从端的质量系数，Zmi＝mmis，Zsi＝msis，mmi和msi分别是第i个主从端的质量，Cmi和Csi分别是第i个主从端的位置控制系数，Cmi＝Bmi+Kmi/s，Csi＝Bsi+Ksi/s，C1i～C4i分别是四通道多边控制系数，C5i和C6i分别是第i个主从端的力反馈系数，Fhi*是第i个操作者的操作力，Fhi是第i个操作者与主端的相互作用力，Fei*是外界环境力，Fei是第i个从端与外界环境的相互作用力，Zhi和Zei分别是第i个操作者和环境的阻抗系数，Vmi是第i个主端的运动速度，Vsi是第i个从端的运动速度，λji是第j个主端对第i个从端的权重系数，μji是第j个从端对第i个主端的权重系数，Tji是通信通道中第j个主/从端对第i个主/从端的时间延迟；在第二步中，设计多边遥操作系统主端与从端的权重系数具体是：设λij是第i个主端对第j个从端的权重系数，μij是第i个从端对第j个主端的权重系数，通信通道信号的权重分配关系如下：usij(t)＝λijumij(t-Tij)(6)vmij(t)＝μijvsij(t-Tij)(8)其中，umi(t)是第i个主端的前向波变量，usi(t)是第i个从端的前向波变量，vmi(...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈正，黄方昊，宋伟，王滔，朱世强，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33