[发明专利]一种考虑系统性能受限下网络化遥操作系统的控制方法

权利要求书

1.一种考虑系统性能受限下网络化遥操作系统的控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤1，网络通信时延下基于非线性网络化遥操作系统模型定义主、从位置同步误差受限变量；根据普遍使用的机器人拉格朗日动力学模型，可得到基于关节空间的遥操作动力学模型

其中，q_m,q_s∈Rⁿ为关节位移矩阵；为关节速度矩阵；M_m(q_m),M_s(q_s)∈R^n×n为系统的正定惯性矩阵；为哥氏力和离心力的向量；G_m(q_m),G_s(q_s)∈Rⁿ为重力力矩；为系统存在的未知摩擦力以及有界外界干扰；F_h∈Rⁿ和F_e∈Rⁿ分别为人类操作者施加的力和环境施加的力矩；τ_m∈Rⁿ和τ_s∈Rⁿ为控制器提供的控制力矩；

考虑实际应用中系统模型均存在不确定，因此

M_m(q_m)＝M_mo(q_m)+ΔM_m(q_m)，

M_s(q_s)＝M_so(q_s)+ΔM_s(q_s)，

G_m(q_m)＝G_mo(q_m)+ΔG_m(q_m)，

G_s(q_s)＝G_so(q_s)+ΔG_s(q_s)；

M_mo(q_m)，M_so(q_s)，G_mo(q_m)，G_so(q_s)表示系统的标称部分即已知部分，而ΔM_m(q_m)，ΔM_s(q_s)，ΔG_m(q_m)和ΔG_s(q_s)表示系统的不确定部分；

因此遥操作系统(1)可被重新写做

其中，

将其视为系统整体的不确定；

选取x_m1＝q_m，x_s1＝q_s和将上述系统整理成严格反馈系统

定义主、从系统位置同步误差变量

e_m＝x_m1-x_s1(t-T_s(t)),e_s＝x_s1-x_m1(t-T_m(t)) (4)

其中，T_m(t)代表主端到从端的网络信息传输时延，T_s(t)代表从端到主端的网络信息传输时延；

定义新的变量

p_m1＝ξ_m10exp(-a_m1t)+ξ_m1∞,p_m2＝ξ_m20exp(-a_m2t)+ξ_m2∞ (5)

p_s1＝ξ_s10exp(-a_s1t)+ξ_s1∞,p_s2＝ξ_s20exp(-a_s2t)+ξ_s2∞ (6)

其中，ξ_m10,ξ_m1∞,ξ_m20,ξ_m2∞,ξ_s10,ξ_s1∞,ξ_s20,ξ_s2∞均为正常数，且满足如下不等式；ξ_m10＞ξ_m1∞,ξ_m20＞ξ_m2∞,ξ_s10＞ξ_s1∞,ξ_s20＞ξ_s2∞α_m1,α_m2,α_s1,α_s2同样选取为正常数；

常数ξ_m1∞,ξ_m2∞,ξ_s1∞,ξ_s2∞代表在系统稳定时所允许的最大同步误差，p_m1,p_m2,p_s1,p_s2的下降率代表误差收敛过程中允许的最小收敛速度；可以看出通过定义合适的预定性能方程便可以满足不同的系统性能需求；

进而基于主、从系统同步误差变量，给出新的受限误差变量如下

其中，

步骤2，基于定义的误差变量以及神经网络设计遥操作系统自适应神经网络控制策略；

步骤3，利用李亚普诺夫方程给出神经网络以及参数自适应调节律，保证主从同步误差趋近收敛于零的同时满足所设定的性能要求。