| 【中文题名】 | 大时延遥操作的三维预测显示及力反馈控制研究 |
| 【英文题名】 | Study on 3D Predictive Display and Force Feedback for Teleoperation Through Large Time Delay |
| 【学科专业】 | 控制理论与控制工程 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2004-9-8 |
| 【中关键词】 | 大时延遥操作,3D预测显示,双向控制,透明度,滑模控制, |
| 【英关键词】 | large time-delay teleoperation,3D predictive display,bilateral control,transparence,sliding mode control, |
| 【分类导航】 | 工业技术>自动化技术、计算机技术>远动技术>远动化系统>远距离控制和信号、远距离控制和信号系统> |
| 【论文摘要】 | 本文以美国ROCKY7行星探测机器人为原型，初步研究了预测显示技术的基本实现方法，对滑模控制在带时延主从控制系统中的应用作了大量的仿真及实验研究。仿真结果表明，基于阻抗—滑模控制器的主从系统能有效降低系统对通讯延迟的敏感性，对变化的时延同样具有鲁棒性。
目前，探测和开发月球已成为人类最重要的活动之一。为完成月球表面的探测任务，月球探测车是不可缺少的探测工具和手段。通过月球探测车在月球表面的探测活动，人们可以获取月球表面的环境资料，收集月球表面的岩石和土壤标本，为载人登月打下基础，并为月球基地的建立提供技术保障。月球车遥操作中最主要的问题是空间与地面通信中的时间延迟以及有限的数据传输带宽。通信延迟包括遥控指令的延迟和遥测信号的延迟，主要是由光传播速度造成的。时延使连续遥操作闭环反馈控制系统变得不稳定。目前，3D 预测仿真图形是解决大时延遥操作的主要方法，为此需建立月球车和月球环境的预测仿真图形显示系统，在良好人机界面的条件下进行遥操作。同时，双向控制策略能给予操作者力觉临场感，尤其适用于操作任务较复杂的主从控制系统，所以对双向控制方法的研究也十分必要。本文不仅研究了三维可控建模的方法，对双向控制技术也进行了... |
| 【论文题纲】 |
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第一章 绪 论 |
7-20 |
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1.1 本文的研究背景及意义 |
7-9 |
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1.2 遥操作技术的研究方向 |
9-17 |
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1.2.1 预测显示技术 |
9-11 |
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1.2.2 双向控制技术 |
11-13 |
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1.2.3 遥编程技术 |
13-14 |
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1.2.4 虚拟现实技术 |
14-16 |
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1.2.5 控制方法的总结及比较 |
16-17 |
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1.3 遥操作技术的研究现状 |
17-18 |
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1.4 本文的主要工作及章节安排 |
18-20 |
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第二章 月球车的远程控制系统 |
20-28 |
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2.1 月球表面探测的关键技术 |
20-22 |
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2.2 月球车的共享控制 |
22-24 |
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2.3 月球车的远程控制系统结构 |
24-27 |
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2.3.1 基于遥编程的控制系统结构 |
24-25 |
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2.3.2 基于阻抗－滑模控制器的主从遥操作结构 |
25-27 |
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2.4 本章小结 |
27-28 |
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第三章 3D预测显示技术及应用研究 |
28-45 |
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3.1 3D预测显示的基本思想 |
28-29 |
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3.2 月球车的3D几何建模 |
29-38 |
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3.2.1 月球车在3DSMax环境下的3D模型 |
29-33 |
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3.2.2 月球车3D模型文件的转化 |
33-35 |
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3.2.3 OPENGL环境下3D图像的重现 |
35-38 |
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3.3 3D预测显示技术的程序设计及实现 |
38-44 |
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3.3.1 人机交互技术概述 |
38-40 |
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3.3.2 3D预测显示技术的功能模块设计 |
40-41 |
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3.3.3 VC环境下的3D预测显示程序实现 |
41-42 |
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3.3.4 月球车的3D预测过程演示 |
42-44 |
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3.4 本章小结 |
44-45 |
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第四章 遥操作的力反馈控制方法研究 |
45-53 |
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4.1 双向控制系统的力反馈问题 |
45-48 |
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4.1.1 双向控制系统的透明度问题 |
45-47 |
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4.1.2 双向控制系统的稳定性问题 |
47-48 |
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4.2 基于阻抗－滑模控制器的双向系统 |
48-52 |
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4.2.1 滑模控制的基本理论 |
48-50 |
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4.2.2 无时延的主从控制器设计 |
50-51 |
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4.2.3 带时延的主从控制器设计 |
51-52 |
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4.3 本章小结 |
52-53 |
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第五章 遥操作的力反馈控制仿真研究 |
53-60 |
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5.1 无时延主从控制系统仿真 |
53-55 |
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5.2 带时延主从控制系统仿真 |
55-59 |
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5.3 本章小结 |
59-60 |
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第六章 全文总结 |
60-61 |
|
参考文献 |
61-65 |
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致 谢 |
65-66 |
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摘 要 |
66-68 |
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ABSTRACT |
68-70 |
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| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.389512 |
