[发明专利]一种遥操作机械臂系统的时延控制方法

权利要求书

1.一种遥操作机械臂系统的时延控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)建立遥操作机械臂系统的线性化模型，其关节空间的非线性动力学模型为：

其中q∈Rⁿ为关节角位置，τ∈Rⁿ为输入力矩向量，M(q)∈R^n×n为惯性矩阵，为离心力和哥氏力矩阵，G_q(q)∈Rⁿ为重力项，为外部摩擦力；

(2)定义线性组合变量q_r＝-Λq，其中Λ是一个正定的对角矩阵，可得：

(3)采用下标m和s区分主机械臂和从机械臂的相关参数，由②式可得：

(4)对步骤(3)中遥操作机械臂系统的主、从机械臂分别采用如下非线性反馈控制律：

可得：

其中即为需要施加的控制量，在遥操作过程中存在时变时延d_t，主从机械臂的位置跟踪误差可定义为：

e_m(t)＝q_m(t-d_t)-q_s(t),

e_s(t)＝q_s(t-d_t)-q_m(t). ⑥

(5)设计状态观测器，定义状态变量可得扩张系统：

其中，C_m＝[I 0]，对⑦设计状态观测器如下：

式⑧中的状态量x_o是对状态量x的估计，观测器增益矩阵L可通过对闭环特征方程|sI-(A-LC_m)|进行极点配置选取。

(6)设计式⑤中的控制律U，其形式为：

U＝Kx_o ⑨

其中，矩阵K₁和K₂可以通过对闭环特征方程|sI+Λ|²|sI-K₁||sI-K₂|进行极点配置求取。