参数不确定性遥操作系统的四通道双边自适应控制算法研究

项目名称： 参数不确定性遥操作系统的四通道双边自适应控制算法研究

项目编号： No.61305104

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2014

项目学科： 自动化技术、计算机技术

项目作者： 刘霞

作者单位： 西华大学

项目金额： 24万元

中文摘要： 在遥操作系统中，操作者利用主机器人对远程环境中的从机器人进行操纵以完成某项任务，广泛应用于人难以进入的或危险的环境。当前遥操作自适应控制缺乏对动力学参数以外其他参数不确定性的考虑。本项目针对遥操作系统中参数不确定性会降低系统透明性的问题，基于遥操作四通道结构设计自适应控制器，进行新型的双边自适应控制算法研究。研究内容包括：采用逆动力学方法，提出一种能够补偿动力学参数不确定性的四通道自适应控制方法，并获得线性、解耦的闭环系统；采用无源性方法，提出基于近似雅可比跟踪控制算法的四通道自适应控制方法，用于研究动力学和运动学参数不确定性；采用跟踪误差和预测误差相结合的方法，提出基于复合轨迹控制算法的四通道自适应控制方法，用于研究线性化和非线性化参数不确定性。本项目的研究成果将提高参数不确定性遥操作系统的透明性，可用在太空探测、核废弃物管理、微创手术等实际遥操作中，具有重要的理论意义和广阔的应用前景。

中文关键词： 遥操作系统；不确定性；四通道结构；透明性；稳定性

英文摘要： In a teleoperation system, a human operator utilizes a master robot to operate a slave robot located at a remote environment in order to perform a task. Teleoperation systems are widely applied to the environments that are inaccessible or too hazardous for the human to be in. However, research so far on adaptive control of teleoperation systems stops short of considering other parametric uncertainties besides dynamic uncertainties. In this project, for the problem that parametric uncertainties may degrade the system transparency, new bilateral adaptive control schemes are developed based on the 4-channel teleoperation architecture. The contributions of this project are as follows: A 4-channel adaptive control scheme is proposed based on inverse dynamics to compensate for dynamic uncertainties and obtain a linear and decoupled closed-loop; Employing passivity approach, a 4-channel adaptive control scheme is designed based on approximate Jacobian tracking control algorithm to deal with dynamic and kinematic uncertainties; Combinating the tracking error and predition error, a 4-channel adaptive control scheme is presented based on composite tracking control algorithm to cope with linearly and nonlinearly parameterized uncertainties. This project will enhance the transparency of parametric uncertain teleoperation sy

英文关键词： teleoperation systems；uncertainties；4-channel；transparency；stability