2  系统整体设计

2。1  系统动力学与性能

将系统建模为二自由度的主从双边遥操作系统。其运动特性可以由以下方程描述：

表2。1  各矩阵含义

矩阵对称正定惯性矩阵

向心力，科里奥利力矩阵

重力矩阵

控制输入向量

操作力矩，环境转矩

位置向量

速度向量

加速度向量

    主从机械手的模型图如下图所示：

图2。1  机械手模型

    对于主从机器人系统有以下动力学特性：

性质1：矩阵 和 是反对称的。

性质2：惯性矩阵 是对称正定的，即： ，其中 。

性质3：存在正常数 使得 有界 和 。

性质4：如果信号 有界，那么 有界。

在实际中，很难测量输入相互作用力，因为大多数操纵器避免使用力传感器，以降低系统的成本和大小。在本文中，通过使用位置和速度信号，令人类输入力量恒定和环境力被动，分别为:

其中 是常量向量， 和 表示人类操作员的刚度和阻尼常数矩阵， 和 定义远程环境的刚度和阻尼常数矩阵。另外，可以模拟人和主机械手以及远程环境和从机械手之间的相互作用力如下：

其中 是常数向量。来-自+优^尔*论L文W网www.chuibin.com 加QQ75201.8766

注1：在双边遥操作系统中，对主从机械手的输入相互作用力是非常复杂的。在实际中，人与环境的相互作用，在实现遥操作控制技术所需的透明性和稳定性中起着重要的作用。绝大多数的遥操作系统是基于输入相互作用力是被动的假设的。这种被动输入力量可以被建模为[24]-[26],[28]-[30]:

    在现实中，当与不确定的远程环境进行交互时，很难满足这种严格的被动性条件。事实上，有非常大的反对人类操作员的运动的远程环境的从相互作用，然后从人与环境向远程操作器发出的输入力可能是非被动的或是常数。本文章的目的是观察当存在非对称时延时系统的稳定性和跟踪性能。