基于广域网的遥操作工程机器人系统控制策略研究

来源 :广东工业大学 | 被引量 : 4次 | 上传用户:fengjintao1111
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基于网络的遥操作工程机器人是指由操作者通过计算机网络操纵的在人类难以接近环境下作业的工程机械。研究开发广域网环境下的遥操作工程机器人系统可以大大提升遥操作系统的工作范围,具有广阔的应用前景。但由于该系统存在较大的网络通讯时延,使遥操作系统的操作性能降低甚至不稳定。为此,本文借助于广域网模拟器对广域网环境下的遥操作工程机器人系统的操作性能和稳定性进行了研究。首先,对遥操作工程机器人系统的软件实现方法进行了研究,包括通信协议的选择、软件模型的选择、套接字编程技术和多线程编程技术等,为遥操作工程机器人的软件系统设计打下了基础。其次,根据广域网环境下遥操作工程机器人系统特点,对遥操作工程机器人系统的硬件系统和软件系统进行了设计。确定了系统总体结构、各子系统结构和软件的功能,在实验室局域网环境下搭建了模拟广域网环境。最后,为减少广域网环境下较大网络时延对遥操作工程机器人系统的影响,提出了基于参数模型的广义预测控制方法和基于非参数模型的神经网络控制方法以及模糊神经网络控制方法,并对其控制特性进行了研究。研究结果表明,基于参数模型的广义预测控制方法,在本地无时延情况下表现出了良好的控制效果,但在加入网络时延后,由于受辨识模型精度,系统和环境干扰等因素的影响,造成系统不可控。将该方法应用于遥操作工程机器人这种非线性时变大时延且模型未知的系统有待进一步的研究。而基于非参数模型的神经网络控制方法和模糊神经网络控制方法,由于其不需要系统的参数模型,表现出了较常规PID控制更好的控制效果。尤其是模糊神经网络控制方法对较大网络时延表现出了较常规PID控制和神经网络控制更好的的适应性和鲁棒性。本文研究结果对提高广域网环境下的遥操作工程机器人的操作性能和稳定性具有重要的指导作用。
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