[发明专利]具有时变时延的非线性遥操作系统位置和力跟踪控制系统

权利要求书

1.具有时变时延的非线性遥操作系统位置和力跟踪控制系统，包括操作者模块、主机器人控制器、主机器人、通信通道、从机器人控制器、从机器人和环境模块；

所述通信通道的前向时变时延为T_m(t)，反向时变时延为T_s(t)；主机器人的位置q_m(t)、主机器人的速度操作者与主机器人的交互力τ_h(t)，通过通信通道分别变为q_m(t-T_m(t))、τ_h(t-T_m(t))传输给从机器人控制器；从机器人的位置q_s(t)、从机器人的速度从机器人与环境的交互力τ_e(t)，通过通信通道分别变为q_s(t-T_s(t))、τ_h(t-T_s(t))反馈给主机器人控制器；

所述主机器人控制器的输入包括主机器人的位置q_m(t)、主机器人的速度操作者与主机器人的交互力τ_h(t)、从机器人通过通信通道反馈的位置q_s(t-T_s(t))、反馈的速度反馈的从机器人与环境的交互力τ_e(t-T_s(t))；主机器人控制器输出的控制力τ_m(t)；

所述从机器人控制器的输入包括从机器人的位置q_s(t)、从机器人的速度从机器人与环境的交互力τ_e(t)、主机器人通过通信通道传输的位置q_m(t-T_m(t))、传输的速度传输的操作者与主机器人的交互力τ_h(t-T_m(t))；从机器人控制器输出的控制力τ_s(t)；

所述主机器人控制器输出的控制力τ_m(t)满足关系式：

τm(t)=Pm(qm(t)-qs(t-Ts(t)))+Dm(q·m(t)-αs(t)q·s(t-Ts(t)))+Kmq·m(t)+Fm(τh(t)-τe(t-Ts(t)))+τh(t)]]>

其中，P_m＞0为主机器人的位置误差系数；D_m＞0为主机器人的速度误差系数；K_m＞0为主机器人的速度系数；F_m＞0为主机器人的力误差系数；α_s(t)是与T_s(t)的变化率有关的一个可变增益；

所述从机器人控制器输出的控制力τ_s(t)满足关系式：

τs(t)=Ps(qs(t)-qm(t-Tm(t)))+Ds(q·s(t)-αm(t)q·m(t-Tm(t)))+Ksq·s(t)+Fs(τe(t)-τh(t-Tm(t)))+τe(t)]]>

其中，P_s＞0为从机器人的位置误差系数；D_s＞0为从机器人的速度误差系数，且D_s=D_m；K_s＞0为从机器人的速度系数；F_s＞0为从机器人的力误差系数；α_m(t)是与T_m(t)的变化率有关的一个可变增益。

2.根据权利要求1所述的具有时变时延的非线性遥操作系统位置和力跟踪控制系统，其特征在于：通信通道的反向时变时延T_s(t)，其变化率满足关系式：通信通道的前向时变时延T_m(t)，其变化率满足关系式：