[发明专利]针对基于时滞概率分布的双边遥操作系统的同步控制方法

权利要求书

1.一种针对基于时滞概率分布的双边遥操作系统的同步控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，建立具有n自由度的主从端机器人的动力学模型，所述的动力学模型为

其中，q_i、是广义关节位置、速度矢量和加速度，m、s分别代表主、从端，M_i(q_i)是对称、有界正定惯性矩阵，表示向心力矩和哥式力矩矢量，F_h、F_e分别为操作者输入力矩和环境力矩，U_i(q_i)是机械手的势能；

步骤2，设计控制方法，具体为

其中，d_m(t)是从主端到从端的延时，d_s(t)是从从端到主端的延时，K_m和K_s是比例系数，α_m和α_s是阻尼系数；

步骤3，利用概率统计的方法对网络中存在的时滞的分布规律进行描述，具体过程为：

步骤3.1，做出如下假设

假设

其中，和分别为d_m(t)和d_s(t)能够达到的最大值；

假设

d_m(t)在区间[0,τ₀]和中取值，同时d_s(t)在区间[0,τ₀]和中取值，

其中，d_m(t)在区间[0,τ₀]上的概率为Prob{d_m(t)∈[0,τ₀]}＝δ_m，

d_m(t)在区间上的概率为

d_s(t)在区间[0，τ₀]上的概率为Prob{d_s(t)∈[0，τ₀]}＝δ_s，

d_s(t)在区间上的概率为

假设人类操作者和环境是无源的，即满足如下式：

步骤3.2，定义三个映射函数：

大于等于0的实数集合；

定义如下三个集合：

其中，

当前向时延d_m(t)的值落在[0，τ₀]区间内时，前向时延d_m(t)可用映射函数τ₁(t)替代，

当前向时延d_m(t)的值落在区间内时，前向时延d_m(t)可用映射函数τ₂(t)替代，

当后向时延d_s(t)的值落在[0，τ₀]区间内时，后向时延d_s(t)可用映射函数τ₁(t)替代，

当后向时延d_s(t)的值落在区间内时，后向时延d_s(t)可用映射函数τ₃(t)替代；

步骤3.3，定义两个随机变量：

其中，δ_m(t)和δ_s(t)满足伯努利分布的随机变量，

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

将以上定义的随机变量δ_m(t)和δ_s(t)和函数τ₁(t)，τ₂(t)和τ₃(t)引入公式(2)中，则公式(1)变为