[发明专利]一种用于变优势因子双人遥操作的波变量求取方法

权利要求书

1.一种用于变优势因子双人遥操作的波变量求取方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)建立变优势因子双人遥操作的主端、从端动力学模型：

对于主端，动力学模型为：

Mm1x··m1+Bm1x·m1+Km1xm1=Fh1-Fh1d---(1-1)]]>

Mm2x··m2+Bm2x·m2+Km2xm2=Fh2-Fh2d---(1-2)]]>

对于从端，动力学模型为：

Msx··s+Bsx·s+Ksxs=Fcs-Fe---(1-3)]]>

其中，x表示位置；M、B、K分别表示质量、阻尼、倔强系数；F_cm表示主端控制器产生的控制力；F_cs表示从端控制器产生的控制力；F_h表示手施加给主端的力；F_e表示从端施加给环境的力；下标m₁表示主端1，下标m₂表示主端2，下标s表示从端；

期望的主端和从端之间力的关系是：

Fh1d=α1Fe+(1-α1)Fh2Fh2d=α2Fe+(1-α2)Fh1---(1-4)]]>

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；α₁、和α₂分别表示双人共享控制中的优势因子；

期望的主端和从端之间位置的关系是：

xsd=α3xm1+(1-α3)xm2---(1-5)]]>

其中，x_sd表示从端的期望位移；α₃表示双人共享控制中的优势因子；

从端控制器产生的控制力是：

Fcs=Zcs(x·s-x·sd)---(1-6)]]>

其中，Z_cs是控制阻抗，表示从端的期望速度，F_cs表示从端控制器产生的控制力；

2)设计待传输的主端变量

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；

当优势因子α₃是时变参数时，需要将主端的α₃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：

δ=α3xm1+(1-α3)xm2---(1-7)]]>

其中，δ为主端1和主端2向从端传递的期望位置信息，选取进行波变量转换，此时表示向从端传递的期望速度信息，其计算方式如下：

δ·=α·3xm1+α3x·m1-α·3xm2+(1-α3)x·m2---(1-8)]]>

将作为需转换的变量进行波变量转换；

3)选择波变量和建立通信模型

波变量的选择如下：

vm=bδ·-fm2bum=bδ·+fm2bus=bx·sd+fe2bvs=bx·sd-fe2b---(1-9)]]>

其中，u_m、u_s、v_s和v_m为主端与从端之间传输的波变量；f_m为在主端通过波变量解算获得的从端传输的力信息；f_e为从端的环境力反馈信息；为在从端通过波变量解算获得的主端传输的速度信息；

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：

us(t)=um(t-T1)vm(t)=vs(t-T2)---(1-10)]]>

其中，T表示主端与从端之间的通信时延；

4)波变量的具体实现

通过波变量反解速度与力信息的方式如下：

x·sd=2bus-1bfe---(1-11)]]>

fm=bδ·-2bvm---(1-12)]]>

利用微分器将求出后，通过计算得出之后根据得出u_m；将u_m通过信道传输到达从端，成为u_s，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v_s，之后将v_s通过信道传输到达主端，成为v_m，再在主端利用(1-12)解算出力信息f_m；

主端与从端之间有一个通信信道，传输u_m、u_s、v_s和v_m，其中u_m和u_s为主端向从端传输的波变量；v_s和v_m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。

2.根据权利要求1所述的用于变优势因子双人遥操作的波变量求取方法，其特征在于，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。