一种用于变优势因子双人遥操作的波变量求取方法
【专利说明】-种用于变优势因子双人遥操作的波变量求取方法 【技术领域】
[0001] 本发明属于遥操作领域，具体涉及一种用于变优势因子双人遥操作的波变量求取 方法。 【【背景技术】】
[0002] 时延是遥操作领域中必然存在的客观现象，时延的存在使得遥操作的稳定性和 操作性能都受到了很大的影响，而波变量方法的提出就是针对时延遥操作系统，波变量可 以很好的保证在通信传输中的系统无源性，对于减少时延对遥操作的影响具有很重要的意 义。
[0003] 在遥操作领域，传统的单个主手单个从手的操作模式受到了制约。在诸如在轨装 配等复杂空间任务的应用领域中，单主手单从手的操作模式很难满足日益复杂的任务。为 此，近年来越来越多的学者提出使用多人共享的操作模式，即一种双人控制模式。其中包括 两个主端和一个从端。他们之间互相共享自己的位置信息、力信息。这就使得两个主端操 作者可以协同控制从端的运动，从而减轻了任务难度，提高操作精度。 【
【发明内容】
】
[0004] 本发明的目的在于减少双人遥操作受到的时延的影响，提出一种用于变优势因子 双人遥操作的波变量求取方法。
[0005] 为达到上述目的，本发明所采用的技术方案包括以下步骤：
[0006] 1)建立变优势因子双人遥操作的主端、从端动力学模型：
[0007] 对于主端，动力学模型为：
[0010] 对于从端，动力学模型为：
[0012] 其中，X表示位置;M、B、K分别表示质量、阻尼、倔强系数；Fail表示主端控制器产生 的控制力；Fes表;^从端控制器广生的控制力；Fh表;^手施加给主端的力；Fe表;^从端施加 给环境的力；下标叫表示主端1，下标m 2表示主端2,下标s表示从端；
[0013] 期望的主端和从端之间力的关系是：
[0015] 表示主端1期望受到的反馈力，表示主端2期望受到的反馈力^1、和〇2 分别表示双人共享控制中的优势因子；
[0016] 期望的主端和从端之间位置的关系是：
[0018] 其中，Xsd表示从端的期望位移；α 3表示双人共享控制中的优势因子；
[0019] 从端控制器产生的控制力是：
[0021] 其中，Zm是控制阻抗，心表示从端的期望速度，L表示从端控制器产生的控制 力；
[0022] 2)设计待传输的主端变量
[0023] 在双人遥操作中，需要将主端的速度和力信息传递到从端，而把从端的速度和力 信息传递到主端；
[0024] 当优势因子α3是时变参数时，需要将主端的α 3融合入主端位置信息中，再向从 端传输；而由于两个主端之间位置靠近，故先在主端进行位置信息融合和变量代换，设计变 量δ :
[0026] 其中，δ为主端1和主端2向从端传递的期望位置信息，选取次:进行波变量转换， 此时古表示向从端传递的期望速度信息，其计算方式如下：
[0028] 将及作为需转换的变量进行波变量转换；
[0029] 3)选择波变量和建立通信模型
[0030] 波变量的选择如下：
[0032] 其中，11"、Us、vjP V "为主端与从端之间传输的波变量；f "为在主端通过波变量解 算获得的从端传输的力信息；t为从端的环境力反馈信息；I为在从端通过波变量解算获 得的主端传输的速度信息；
[0033] 波变量在信道中传输时会遇到的通信时延，由以下通信模型进行表示：
[0035] 其中，T表示主端与从端之间的通信时延。
[0036] 4)波变量的具体实现
[0037] 通过波变量反解速度与力信息的方式如下：
[0040] 利用微分器将4,、42、4求出后，通过计算得出之后根据
得出 Uni;将Uni通过信道传输到达从端，成为Us，再在从端利用（1-11)解算出期望速度信息从 端利用（1-9)得出Vs，之后将\通过信道传输到达主端，成为Vni，再在主端利用（1-12)解 算出力信息
[0041] 主端与从端之间有一个通信信道，传输Vm，其中Un^Pu sS主端向从端传 输的波变量；\和Vni为从端向主端传输的波变量；b为波阻抗，是正常数或对称正定矩阵。
[0042] 本发明进一步的改进在于：
[0043] 所述步骤2)中，从端的期望位置速度信息，从端的力信息均在波变量中编码进行 传输；主端向从端传输从端的期望速度信息，主端传输的波变量到达从端后，从端进行波变 量的解码即可得到期望速度信息；从端向主端传输从端的环境力反馈信息，在主端进行波 变量的解码即可得到从端的环境力反馈信息。
[0044] 与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
[0045] 本发明对多个主端的位置信息进行融合，再进行波变量转换，所需传递的波变量 信息较少。与传统的将两个主端的位置信息通过各自的通道传输的方法相比，本发明只需 要一个通道传输波变量信息。此外，本发明针对遥操作中普遍存在的时延问题，可以很好的 保证其无源性。本发明中采用的波变量方法，通过时延在遥操作系统内部中暂时存储能量， 从而可以保证遥操作系统无源性，使遥操作系统具有稳定性。 【【附图说明】】
[0046] 图1为本发明主端的I的计算框图；
[0047] 图2为本发明的波变量示意图。 【【具体实施方式】】
[0048] 下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
[0049] 参见图1和图2,本发明具体包括步骤如下：
[0050] 第一步：建立变优势因子双人遥操作主端与从端的主端、从端动力学模型
[0054] 其中X表示位置，M、B、K分别表示质量、阻尼、倔强系数。Fail表示主端控制器产生 的控制力，Fm表示从端控制器产生的控制力，Fh表示手施加给主端的力，Fe表示从端施加 给环境的力。下标叫表示主端1，下标1112表示主端2,下标s表示从端。
[0055] 我们期望的主端和从端之间力的关系是：
[0057] ~表示主端1期望受到的反馈力，表示主端2期望受到的反馈力。a ^ α 2 分别表示双人共享控制中的优势因子；
[0058] 我们期望的主端和从端之间位置的关系是：
[0060] 其中，Xsd表示从端的期望位移；α 3表示双人共享控制中的优势因子。
[0061] 第二步：设计待传输的主端变量
[0062] 在双人遥操作中，需要将主端的速度和力信息传递到从端，而把从端的速度和力 信息传递到主端。采用波变量的方法可以很好的保证在遥操作的稳定性。
[0063] 当优势因子α3是时变参数时，需要将主端的α 3融合入主端位置信息中，再向从 端传输；而由于两个主端之间位置靠近，故先在主端进行位置信息融合和变量代换，设计变 量δ :