1.一种时延力反馈遥控机器人的自调整控制系统,其特征在于,包括:—操作模块,主要用于给主机器人的主自适应控制器输入一个主机器人到达期望位置的力信号Fh(t);
一主自适应控制模块,包括主自适应参数估计器和主自适应控制器;主自适应控制模块是可编程模块,主要用于计算作用于主机器人上的力矩信号um(t);
其中,所述的主自适应参数估计器以主机器人输出的位置信号qm(t)和速度信号经过反向通道的从机器人输出的位置信号qs(t-ΔTs)和速度信号 以及环境模块的输出信号Fe(t-ΔTs)共同作为输入信号,计算得到主从机器人的位置误差em(t)=qs(t-ΔTs)-qm(t)和主从机器人的速度误差再通过自适应率 的方法估计惯性矩阵Hm的估计值 哥氏力矩阵的估计值 和重力项 的的估计值 ,其中, 为一维未知常数向量θm的估计值,Λ是对角常数矩阵, 通过 线性变换
求得,()T表示转置,Γ=diag(ri),ri>0,i=1,2,...,n,n表示任务空间的自由度;
所述的主自适应控制器以 作为输入信号,结合主从机器人的位置误差em (t)和速度误差 计算出作用于主机器人上的力矩信号um(t) ,其中,λ和
Km为对角正常数矩阵;
一主机器人,是主端被控对象,其输入信号为力信号Fh(t)和力矩信号um(t),输出信号为位置信号qm(t)和速度信号一通信信道,包括前向通道和反向通道;其中,前向通道用于传输主机器人的位置信号qm(t)和速度信号 给自调整阻抗选择器模块,若通信通道的前向定常时延为ΔTm,则通过通信通道分别变为qm(t-ΔTm)、 反向通道用于传输从机器人的位置信号qs(t)和速度信号 以及环境模块的输出的接触力信号Fe(t),反馈给主自适应控制器,若通信通道的反向定常时延为ΔTs,则通过通信通道分别变为qs(t-ΔTs)、 Fe(t-ΔTs);
一自调整阻抗选择器,包括S和I-S两个子模块;其输入信号为接触力信号Fe(t)、位置信号qm(t-ΔTm)、速度信号 位置信号qs(t)和速度信号 当Fe(t)=0时,S子模块的输出信号为0;I-S子模块输出信号为位置信号qm(t-ΔTm)、速度信号 以及输出位置信号qs(t)和速度信号 当Fe(t)≠0时,S和I-S两个子模块输出信号均为位置信号qm(t-ΔTm)、速度信号 以及从位置信号qs(t)和速度信号一从自适应控制模块,包括从自适应参数估计器和从自适应控制器;从自适应控制模块是可编程模块,主要用于计算作用于从机器人上的力矩信号us(t);
其中,所述的从自适应参数估计器以I-S子模块的输出信号作为输入,计算得到主从机器人的位置误差es(t)=qm(t-ΔTm)-qs(t)和主从速度误差再通过自适应率 的方法估计惯性矩阵Hs的估计值 哥氏力矩阵的估计值和重力项 的的估计值,其中, 为一维未知常数向量θs的估计值,Λ是对角常数矩阵, 通过 线性变换求得,()T表示转置,Γ=diag(ri),ri>0,i=1,2,...,n,n表示任务空间的自由度;
所述的从自适应控制器以 以及I-S子模块的输出信号作为输入,结合主从机器人的位置误差es(t)和速度误差 计算出作用于从机器人上的力矩信号us(t),其中,λ和Ks为对角正常数矩阵;
一从机器人阻抗控制器,为可编程模块,以接触力信号Fe(t)、S子模块的输出信号共同作为输入信号,由此得到力子空间的误差信号e(t),Bt和kt是正常系数对角矩阵,
再结合误差信号e(t),得到最终的输出信号为力矩uf(t),其中,kf和kint是正常系数对角矩阵;s(t)是滑模面,s(t)=ksle(t),ksl是滑模增益;
一从机器人,是从端被控对象,其输入信号为力矩信号us(t)和力矩信号uf(t)的叠加信号,以及环境模块的输出接触力信号Fe(t),其输出信号为位置信号qs(t)和速度信号一环境模块,用于反应从机器人在进行作业时与环境相接触程度,其输入是从机器人的位置信号qs(t)和速度信号 其输出信号是从机器人与环境的接触力信号Fe(t)。
2.根据权利要求1所述的一种时延力反馈遥控机器人的自调整控制系统,其特征在于,所述的自调整阻抗选择器满足:S=diag(si),i=1,2,…,n,其中diag()是对角矩阵,n表示任务空间的自由度;si满足如下关系式:其中, fth1>0是阀值上边界,fth2<0是阀值下边界,sech(·)是双曲函数,被定义为 其中,e是自然数;μ1和μ2是自调整选择器的调整率。