多自由度遥操作系统的适应性波预测控制

江南大学 轻工过程先进控制教育部重点实验室，江苏 无锡 214122

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基于无源性理论[1]的波变量方法[2]用于遥操作系统的控制能够保证系统在任意时延条件下的稳定性，但是存在透明性较差的缺点。将预测技术与波变量方法结合，同时利用预测器的预测效果和波变量法的鲁棒稳定性，能够在保证系统稳定的基础上提高系统的透明性[3-8]。系统执行任务过程中，从端环境往往是变化的，例如从端机器人从自由空间到刚性接触的过程中，预测模型和实际模型就产生了偏差。错误的预测模型会影响遥操作系统的稳定性和透明性[9]。要求预测模型能够随着从端环境的变化而变化，目前这种具有适应能力的遥操作系统的波预测方法研究得还很少。此外，目前大多数有关波变量的研究都是针对单自由度的主从遥操作系统。实际上，就遥操作系统的应用背景来看，多数情况下系统具有多个自由度。因此，研究多自由度遥操作系统的波预测控制更具有意义。

本文首先介绍多自由度遥操作系统的波变量法；然后，设计遥操作系统的波预测控制模型并针对从端模型变化的作业任务，设计适应性波预测的控制策略。

1 遥操作系统的波变量法

1.1 波变量法

波变量方法中，速度x˙和力 f在传输之前转化为波变量u和v，信号到达另一端后再从波变量中解出速度和力信息。主端的波变换公式为……