无环境力反馈的四通道双边控制

传统的四通道双边控制方法需要大量的力传感器,用以检测遥操作系统受到的环境力,在实际工程中不易推广应用.本文提出了一种无环境力反馈的四通道双边控制策略,分析了无时延和有时延两种情况下遥操作系统的透明性.并采用无源的双边控制律,设计了大时延情形下的系统控制结构.仿真结果表明,存在大时延时,提出的控制系统在自由运动和接触运动...     

大时延遥操作系统的波变量双边自适应控制

针对通信时延对遥操作系统稳定性和透明性的影响,研究了一种基于双边自适应控制和波变量理论的控制方法。通过设计波控制器保证通信传输模块的无源性,在保证系统稳定的基础上,调节波阻抗系数来提高系统的透明性,并在时延10 s的情况下进行主从端速度、位置和力的跟踪仿真实验,结果表明该方法和已有的双边自适应方法相比既能保证系统稳定且透明性好,达到较好的控制效果。     

基于波变量补偿的阻抗匹配时延双边遥操作

通信时延是遥操作系统中固有的问题,它会严重影响遥操作的性能,降低系统的稳定性和跟踪性。基于无源理论的波变量法可以保证遥操作系统在任意时延下稳定,是解决时延问题的一个重要方法。然而,波变量法带来的波反射会阻扰有用信号的传输,降低了主从端信号的跟踪性,严重时甚至会导致整个系统振荡。针对这一问题,提出了一种基于波变量补偿的阻抗匹配双边遥操作系统结构,旨在减少波反射,提高操作者的临场感和系统的跟踪性。通过仿真实验,结果表明所提方法能够保证固定时延条件下遥操作系统的稳定性,并具有较好的跟踪性。     

大时延力反馈双边控制系统

阐述了力反馈双边控制遥操作的基本思想,讨论了其稳定性和透明性,介绍了一种既能保证稳定性、又能提高透明性的力反馈双边控制方法．最后给出了力反馈遥操作实验系统的实现,在6s时延条件下成功完成了曲面跟踪任务．     

基于时域无源性控制的六足机器人双边触觉遥操作

随着六足机器人研究工作的深入,针对其遥操作系统的开发面临诸多挑战.为了弥补松软接触条件对系统可控性及稳定性的影响,提出一种基于时域无源性控制(time-domain passivity control,TDPC)的六足机器人双边触觉遥操作方法.其主从两端采取位置-速度的交互模式,通过分析足-地柔性接触的作用机理,构建无源观测器和无源控制律以补偿足底滑移所导致环境系统的潜在有源性,采用速度跟踪模式设计基于触觉力反馈的系统控制架构,并利用Llewellyn准则确定控制律参数的稳定范围.最后,搭建半物理仿真实验平台并验证所提出的双边触觉遥操作方法在松软地形条件下能够保证六足机器人遥操作系统的稳定,且兼具较好的持续跟踪能力.     

时延遥操作系统控制的波变量法

时延稳定性是遥操作系统面临的难题之一.基于无源性理论的波变量法可以保证遥操作系统在任意时延下稳定,已成为遥操作控制系统设计的一个重要方法.本文对波变量法的理论基础、波变量与波控制器、实际使用中的注意事项以及波变量法的最新进展做了系统的、全面的阐述,并指出其未来的研究方向.     

时延遥操作系统的能量观测与控制研究进展

能量观测与控制方法基于无源理论,在有源网络端口观测力和速度(位置)信号,分析并动态补偿能量以保持网络稳定,无需控制对象模型信息和通信传输时延估计。综述了时延遥操作系统的一端口和二端口网络能量观测与控制方案的研究进展,讨论了存在的主要问题,并指出进一步研究的方向为定量分析操作性能、改进控制器工作条件、克服传感器影响和安全操作等。     

基于波变量的时延双边遥操作系统设计

针对波变量法在任意时延下能保证时延双边遥操作系统的稳定,但却降低主从端之间跟踪性的问题,提出一种改进基于波变量遥操作系统的设计方案;该方案引入PD控制器调整主从端速度误差,并采用PI控制器控制从端;最后,对调整和未调整的基于波变量双边遥操作系统分别进行仿真实验;实验结果表明,与未调整的系统相比,调整的系统在一定程度上极大地降低了主从端位置、速度和力的跟踪误差,使得该方案在保证系统稳定的前提下有效提高了系统透明性。     

一种基于Internet 力觉临场感遥操作无源控制算法

将Internet技术引入到力觉临场感遥操作系统是目前一个具有广阔应用前景的研究方向。由此，针对基于Internet力觉临场感遥操作系统所面临的变时延稳定控制问题，提出了一种基于波积分传输的无源控制算法。经过仿真，证明本算法可保证系统的无源性，并获得较好的操作性。     

多自由度遥操作系统控制的波变量法

为了将波变量方法用于多自由度遥操作系统,提出了一种更具一般性的多自由度遥操作系统的波变换公式,并扩展了公式参数的选择原则.首先分析了波变量法的原理,并用波变换矩阵替换波阻抗常数b得到多自由度系统的波变换公式.然后从能量的角度分析了波阻抗矩阵的选择原则,根据此选择原则扩展了波阻抗矩阵的选择方法和矩阵之间的约束关系.接着基于耗散理论,分析了扩展的波阻抗矩阵的无源性.最后以3自由度主从遥操作系统为例,分别进行了仿真实验和机器人遥操作实验,实验结果表明所提出的波变换公式能够保证多自由度遥操作系统在时延条件下的稳定性.     

Adaptive passive control with varying time delay

This paper presents a passive control scheme for a force reflecting bilateral teleoperation system with a varying time communication delay. To improve the stability and performance of the system, the master and slave must be coupled dynamically via a transmission network through which the force and velocity are communicated bilaterally. However, the time delay caused by various factors, such as the transmission distance, network congestion, and communication bandwidth, is a long-standing impediment to bilateral control that can destabilize the system. In this study, we investigated how a varying time delay affects the stability of a teleoperation system. A new optimal adaptive approach based on a passive control scheme was designed bilaterally for both the master and slave sites. Extra variables were transmitted together with the wave variables in the scattering system. The proposed scheme achieved both passive control, and an acceptable tracking performance. The tracking performance was demonstrated using a computer simulation of varying time delays in a bilateral teleoperation system.     

一种实时数据库系统的基于时间戳的多版本并发控制协议

实时数据库系统的定时限制包括数据的定时限制和事务的定时限制,一个好的并发控制协议必须要较好地满足这些定时限制。文章详细讨论了与并发控制有关的实时数据和实时事务的各种特征以及分类。并根据这些特点对传统数据库系统的多版本并发控制机制进行了扩展,提出了一种基于时间戳的多版本实时数据库系统的并发控制协议。该协议对硬实时事务不产生任何延迟,能够很好地保证实时事务和实时数据的定时限制,缺点是该并发控制协议仅是一个准一致性的协议。     

预估控制下的实时网络遥操作移动机器人

构建了能使操作者通过Internet远程实时控制的移动机器人系统．为了补偿网络时延和抵消其对遥操作系统的影响,基于我们以前提出的改进型Smith预估器原理,采用了预估控制策略．为了保证系统稳定性和透明性,基于主从端的传感器信息交换,设计了一个动态模型管理器,其中模型和力反馈误差调节通过模糊控制实现．除了力反馈外,为了增强遥操作的实时性,引入了预估的虚拟显示．为了精确地预测网络时延,提出了一个新颖的时钟同步算法．为了降低时延抖动,结合我们提出的两个算法,实现了数据缓冲策略．最后,通过长距离的网络遥操作实验验证了系统和控制策略的实用性和有效性．     

基于流量工程的网络性能监测和控制系统

网络性能的监测和控制是网络得以正常运行的重要环节。网络流量工程提出了网络性能评价的原理、体系和方法。文章对CERNET（中国教育与研究计算机网）主干网、CERNET到国际互联节点、CERNET到国内八大网络节点,提出基于网络流量工程的性能监测和控制的实现方案,并实现了端到端网络性能的测量和分析,为基于MPLS的网络性能优化和控制提供了有利的依据。通过该系统的实施,可以在CERNET主干网上建立Q－Bone,为高速网络应用提供服务质量的保证。     

Bilateral teleoperation through the Internet

This paper proposes a stable control structure for the bilateral teleoperation of robots through Internet. The problem is motivated by the increasing use of the Internet as a communication channel. Internet has a time-varying delay which depends on factors such as congestion, bandwidth and distance. In this work, we propose a control structure for the teleoperation of a manipulator robot with force feedback. Such a control structure includes state controllers (placed on the local and remote sites) and a time-delay compensation, which modifies the delayed position command generated by the human operator using the force that he feels in such a delayed moment and the current force between the slave and the remote environment. In addition, the proposed control scheme is designed considering a model of the communication channel. Finally, experiments of bilateral teleoperation of robots through Intranet and Internet are shown to test the performance and stability of the designed teleoperation system.     

基于OOPN的多处理机操作系统设计与实现

大多数实时系统具有事件驱动的并发特性,同时多处理机系统在实时领域得到了广泛的应用。实时系统内在的并发性以及与环境的交互性导致了实时软件复杂的控制结构,使得开发实时软件十分困难。由于PETRI网是一种适合于描述并发的可视化建模语言,有形式化描述。所以,作者采用PETRI网来表示一个实时软件中的并发部分,用普通编程语言实现剩下的顺序程序部分。两级程序设计方法可以更加有效、可靠地开发实时软件。文章涉及的实时操作系统是以RTLinux为基础,对其内核进行扩展,使之支持OOPN1形式的作业描述,并具有实时多处理机调度功能。     

Bilateral control of teleoperators with time delay

A control law for teleoperators is presented which overcomes the instability caused by time delay. By using passivity and scattering theory, a criterion is developed which shows why existing bilateral control systems are unstable for certain environments, and why the proposed bilateral control law is stable for any environment and any time delay. The control law has been implemented on a single-axis force-reflecting hand controller, and preliminary results are shown. To keep the presentation clear, a single-degree-of-freedom (DOF) linear time-invariant (LTI) teleoperator system is discussed. Nevertheless, results can be extended, without loss of generality, to an n-DOF nonlinear teleoperation system     

Multi-site real-time tele-cooperation via the Internet

Robotic operations carried out via the Internet face several challenges and difficulties. These range from human–computer interfacing and human–robot interaction to overcoming random time delay and task synchronization. These limitations are intensified when multi-operators at multi-sites are collaboratively teleoperating multi-robots to achieve a certain task. In this paper, a new modeling and control method for Internet-based cooperative teleoperation is developed. Combining the Petri Net model and event-based planning and control theory, the new method provides an efficient way to model the concurrence and complexity of the Internet-based cooperative teleoperation. It also provides an efficient analysis tool to study the stability, transparency and synchronization of the system. Furthermore, the new modeling and control method enables us to design an Internet-based cooperative telerobotic system that is reliable, safe and intelligent. This new method has been experimentally implemented in a three-site test bed consisting of robotic laboratories in the USA, Hong Kong and Japan. The experimental results have verified the theoretical development, and further demonstrated the advantages of the new modeling and control method.     

异构环境下的多媒体通信的研究和实现

视频会议是当前Internet应用研究中的热点。文章研究了跨平台的视频会议中语音和视频实时传输的关键问题。提出了基于实时传输协议RTP和多路广播地址方式的多媒体通信解决方案,并且研究了分布环境下的控制策略。最后提出了在跨平台的多媒体视频会议中的一个具体应用。