[發明專利]針對基于時滯概率分布的雙邊遙操作系統的同步控制方法

有效

• 申請號: 201910561146.6
• 申請日: 2019-06-26
• 公開（公告）號: CN110361960B
• 公開（公告）日: 2022-07-19
• 發明（設計）人: 張益軍;羅銳;周捷
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: G05B9/03
• 分類號: G05B9/03
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 朱寶慶

1.一種針對基于時滯概率分布的雙邊遙操作系統的同步控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，建立具有n自由度的主從端機器人的動力學模型，所述的動力學模型為

其中，q_i、是廣義關節位置、速度矢量和加速度，m、s分別代表主、從端，M_i(q_i)是對稱、有界正定慣性矩陣，表示向心力矩和哥式力矩矢量，F_h、F_e分別為操作者輸入力矩和環境力矩，U_i(q_i)是機械手的勢能；

步驟2，設計控制方法，具體為

其中，d_m(t)是從主端到從端的延時，d_s(t)是從從端到主端的延時，K_m和K_s是比例系數，α_m和α_s是阻尼系數；

步驟3，利用概率統計的方法對網絡中存在的時滯的分布規律進行描述，具體過程為：

步驟3.1，做出如下假設

假設

其中，和分別為d_m(t)和d_s(t)能夠達到的最大值；

假設

d_m(t)在區間[0,τ₀]和中取值，同時d_s(t)在區間[0,τ₀]和中取值，

其中，d_m(t)在區間[0,τ₀]上的概率為Prob{d_m(t)∈[0,τ₀]}＝δ_m，

d_m(t)在區間上的概率為

d_s(t)在區間[0，τ₀]上的概率為Prob{d_s(t)∈[0，τ₀]}＝δ_s，

d_s(t)在區間上的概率為

假設人類操作者和環境是無源的，即滿足如下式：

步驟3.2，定義三個映射函數：

大于等于0的實數集合；

定義如下三個集合：

其中，

當前向時延d_m(t)的值落在[0，τ₀]區間內時，前向時延d_m(t)可用映射函數τ₁(t)替代，

當前向時延d_m(t)的值落在區間內時，前向時延d_m(t)可用映射函數τ₂(t)替代，

當后向時延d_s(t)的值落在[0，τ₀]區間內時，后向時延d_s(t)可用映射函數τ₁(t)替代，

當后向時延d_s(t)的值落在區間內時，后向時延d_s(t)可用映射函數τ₃(t)替代；

步驟3.3，定義兩個隨機變量：

其中，δ_m(t)和δ_s(t)滿足伯努利分布的隨機變量，

Prob{δ_m(t)＝1}＝E{δ_m(t)}＝δ_m

Prob{δ_s(t)＝1}＝E{δ_s(t)}＝δ_s

E{(1-δ_m(t))²}＝1-δ_m

E{δ_m(t)(1-δ_m(t))}＝0

E{(1-δ_s(t))²}＝1-δ_s

E{δ_s(t)(1-δ_s(t))}＝0

將以上定義的隨機變量δ_m(t)和δ_s(t)和函數τ₁(t)，τ₂(t)和τ₃(t)引入公式(2)中，則公式(1)變為