[发明专利]针对非对称时变时延下双边遥操作系统的预定性能控制方法

权利要求书

1.一种针对非对称时变时延下双边遥操作系统的预定性能控制方法，其特征在于：所述方法内容包括如下步骤：

S1.引入辅助中间变量将遥操作系统拆分为两个子系统——第一子系统和第二子系统，并将带有时变时延的系统状态仅置于第二子系统中；

S2.针对第一子系统基于反步递推方法设计自适应预定性能策略，保证第一子系统的同步误差在渐近收敛的同时满足预设的暂稳态性能；

S3.针对第二子系统设计预定性能控制策略，并利用多维小增益定理建立系统性能参数、控制器参数以及时延导数上界与系统稳定性的关系。

2.根据权利要求1所述的一种针对非对称时变时延下双边遥操作系统的预定性能控制方法，其特征在于：在步骤S1中，所述引入辅助中间变量将遥操作系统拆分为两个子系统——第一子系统和第二子系统，并将带有时变时延的系统状态仅置于第二子系统中；其具体实施方式如下：

考虑由主、从机器人组成的双边遥操作系统，其主机器人与从机器人之间通过网络相连并进行信息传输，而一般情况下网络诱导时延往往存在非对称以及时变特性。针对非对称时变时延下的双边遥操作系统设计预定性能控制方法，其往往依赖于主从机器人位置误差的导数，然而在实际应用中主从机器人之间的位置误差导数中的时变时延导数信息在实际中很难精确测得，因此针对非对称时变时延的存在给预定性能控制设计带来了巨大的挑战；

非线性双边遥操作系统为：

其中，下标m代表主机器人，下标s代表从机器人，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为系统的重力项；F_h∈Rⁿ和F_e∈Rⁿ分别为人类操作者施加的力矩和环境施加的力矩；τ_m∈Rⁿ和τ_s∈Rⁿ为控制器提供的控制力矩；

针对以上双边遥操作系统模型，定义如下辅助中间变量：x_i1＝q_i，i＝m,s，那么遥操作系统方程(1)将被重新写做：

定义新的变量其中T_m(t)表示主机器人端到从机器人端的信息传输时变时延，而T_s(t)为从机器人端到主机器人端的信息传输时变时延；进而定义如下误差变量e_i1＝x_i1-ψ_i1，其中ψ_i1具体定义如下：

其中，的具体定义将在后面的内容中给出；

因此基于辅助中间变量ψ_i1，ψ_i2，进而定义e_i2＝x_i2-ψ_i2，原遥操作系统式(2)被拆分为如下两个子系统，其中第一子系统的具体形式如下：

其中，F_mhe＝F_h，F_she＝-F_e，i＝m,s；

第二子系统的具体形式为式(3)。