基于增强现实的机器人遥操作系统研究

在遥操作系统中,预测仿真中存在的建模误差和运动累计误差严重影响遥操作的安全性、精度和效率。采用增强现实技术可以有效地解决该问题。采用视频融合和物体定位技术,操作者可以方便地对比仿真规划结果和实际机器人执行结果之间的差异,并可以通过修正和更新仿真模型来补偿建模误差和运动累积误差。实验结果表明该系统不但可以有效地消除通讯时延的影响,还可以提高遥操作的精度和效率。     

基于时延切换的遥操作机器人控制研究

针列Internet网络遥操作机器人实时控制问题,提出了一种基于时延切换的遥操作机器人控制方法.首先对网络节点间的网络时延进行测试分析,得到网络时延平移Gamma分布的种类,再通过预估网络时延分布种类的方法,预估网络时延,作为遥操作机器人系统的遥操作周期,建立主从端不同采样周期的网络遥操作机器人采样系统模型,在此基础上提出一种基于时延切换的遥操作机器人控制方法,模拟实验验证了该方法对于提高网络遥操作机器人系统的控制性能有效可行.     

灵境遥操作技术及其发展

灵境遥操作是消减不确定大时延影响、增强系统透明度的一种有效方法。首先阐述了灵境遥操作的技术概念和原理,提出了统一灵境遥操作系统的结构模型,然后指出并分析了需要解决的几项关键技术,最后对灵境遥操作的应用前景进行了展望。     

基于自适应预测滤波的视线转率估计方法

针对空间目标拦截过程中,视线转率估计模型强非线性噪声非高斯的问题,提出了预测滤波与扩展卡尔曼滤波相结合的转率估计方法.该方法在线实时估计并修正系统模型,滤波同时引入自适应方法,在线调整模型的噪声方差.仿真结果表明,与无迹滤波相比,该方法计算量小、收敛速度快、对模型误差的鲁棒性强,可以有效提高视线转率的估计精度,进而提高制导精度降低脱靶量.     

在线修正虚拟仿真预测的遥操作机器人系统

带虚拟仿真预测系统的遥操作机器人在核电站等复杂环境中作业时,可能会出现虚拟仿真机器人与实际机器人的工作状态不同步,从而导致影响操作者判断,发出错误指令。研究了一种基于在线修正虚拟仿真预测算法的遥操作机器人系统。主端虚拟仿真预测系统建立了从端环境及机器人的虚拟模型,根据操作者命令对从端机器人的状态实时预测,同时根据从端现场检测到的机器人状态对虚拟机器人进行在线修正,以保证虚拟仿真预测系统与从端机器人工作状态同步。实验结果表明：主端虚拟预测平台能够实时预测出从端工作状态;当从端机器人未能按照指令运动时,主端虚拟场景也与从端的工作状态同步。     

CCD星敏感器辅助光纤陀螺在线标定技术

首先建立陀螺在线标定模型,然后以电荷耦合器件星敏感器输出的姿态四元数和陀螺输出的载体相对于惯性空间的姿态四元数构造量测量,采用模型预测滤波与扩展卡尔曼滤波相结合的方法,将部分陀螺误差项作为模型误差,在线实时估计并修正系统模型,提高了状态估计的精度,最后对该算法进行了数学仿真。仿真结果表明,该方法能有效地完成陀螺在线标定,标定精度和速度明显优于传统方法。这种在线标定的处理方法在实际使用和维护中具有极大便利。     

遥操作系统带观测器的反馈控制

针对力觉临场感遥操作机器人系统传输通道中存在通讯时延，造成系统不稳定和操作性能降低等问题，提出了用时间前向观测器预测从手状态，用力、位置和速度反馈消除或减小时延对系统影响的方法，并对系统的稳定性和透明性进行了分析。实验结果表明了该方法的有效性。     

基于LS-SVM的网络化控制系统自适应预测控制

针对网络化控制系统（NCS）中的随机时变时延,提出了一种用最小二乘支持向量机（LS-SVM）预估网络时延的方法。先将网络时延建模为非线性时间序列,再用径向基函数（RBF）作为LS-SVM的核函数,建立了网络控制系统的时延预测模型,然后用该模型预估的时延作为控制器的参数,对网络化控制系统的时延进行补偿和预测控制。仿真结果表明提出的时延预测方法,对网络控制系统的随机时变时延有较高的预测精度,根据该时延设计的控制器能使系统的输出很好地跟踪期望的输出。     

稳定平台有限记忆模型H∞目标预测滤波算法

针对陀螺稳定平台跟踪系统中脱靶量信号存在延迟和不确定扰动的问题,提出了有限记忆模型H∞预测滤波算法.根据实际目标运动的机动特征,采用有限记忆模型对目标进行运动建模,避免了对目标输入输出特性的依赖,同时采用递推最小二乘法对模型参数进行实时辨识,简化了运算,提高了模型精度.在此基础上,将鲁棒H∞方法应用到目标信号滤波和预测中去,有效的补偿了信号时延和扰动.仿真和实际平台测试表明了该方法的有效性和可行性.与常用的卡尔曼预测滤波方法相比较,说明了该方法对目标机动和随机噪声扰动具有更好的鲁棒性,有效提高了目标信号的预测精度.     

电波折射误差修正的精确模型与在线算法

电波折射误差是影响靶场测量数据质量的主要误差源之一。受计算机计算速度的制约以及修正的实时性。在目前实际工程中,电波折射误差修正大部分用的是简化模型,严重影响了数据处理的精度。从大气模型入手,建立了精确的折射误差修正模型,并给出了在线算法。仿真结果证明,该方法在保证计算速度的前提下,极大地提高了数据处理的精度。     

VR技术在力觉临场感遥控作业系统中的应用研究

目前虚拟现实（ＶｉｒｔｕａｌＲｅａｌｉｔｙ简称ＶＲ）技术应用到力觉临场感遥控作业系统,可以有效地解决系统的时延问题。本文首先研究了遥控作业虚拟现实系统的构成和实现原理,然后针对力觉临场感遥控作业系统时延问题,建立了力觉临场感遥控作业虚拟现实系统,阐述了虚拟力的产生以及虚拟接触的检测,最后提出了一种力觉虚拟现实实现算法,并构造实验系统验证了该算法克服系统时延影响的有效性。     

基于虚拟现实的临场感遥控作业系统研究

虚拟现实技术是目前解决临场感遥控作业系统中时延问题的有力手段。本文将虚拟现实技术应用于遥控作业系统,首先建立了遥控作业虚拟现实系统,然后着重阐述了视觉和力觉虚拟现实以及虚拟环境和虚拟手的建模与修正,最后对基于虚拟现实的临场感遥控作业系统研究工作进行了展望。     

改进的逆解耦自抗扰内模控制在磨矿中的应用

针对磨矿分级系统的多变量、强耦合、大时滞等特性,提出改进的逆解耦自抗扰内模控制方法。利用逆解耦方法实现磨矿分级系统的解耦,对解耦后的子系统采用改进的内模控制和线性自抗扰控制。通过引入内模补偿器和增益对时滞进行补偿,减小了系统对模型的依赖度,通过调节线性自抗扰控制器参数、内模补偿器参数和增益来抑制模型失配、外部干扰及不确定性因素对系统带来的不利影响。仿真结果表明,改进的逆解耦自抗扰内模控制方法有较好的解耦性能、跟踪性能和鲁棒性能,验证了此方法是有效的。     

时频栅格误差条件下的双基地MIMO雷达角度估计

研究了时频栅格误差引起的匹配滤波器失配下双基地多输入多输出(multiple-input multiple-output,MIMO)雷达的角度估计问题。首先,建立了存在时延和多普勒频率栅格误差条件下的双基地MIMO雷达信号模型;其次,推导了正交频分复用线性调频信号和相位编码信号的栅格误差失配矩阵,并分析了其对目标收发角度估计的影响;再次,针对正交频分复用线性调频信号,提出了平行因子和最小二乘相结合的发射角度估计算法,该方法能够有效减小栅格误差失配矩阵对发射角度估计的影响;最后,仿真实验表明,栅格误差失配矩阵对相位编码信号的角度估计影响较小,但对正交频分复用线性调频信号的发射角度估计则会产生较大的影响,从而进一步验证了理论分析的正确性。     

宽带信号辐射源径向加速度估计算法

提出了一种利用相参脉冲串信号估计脉冲重复周期变化率的宽带信号辐射源径向加速度估计方法。为了解决电子侦察接收机采样间隔与辐射源脉冲重复周期不匹配造成的脉冲边沿到达时间（time of arrival, TOA）估计偏差问题,采用了分数时延估计算法对脉冲间时延进行估计。获得精确的脉冲TOA后用最小二乘法提取径向加速度信息。给出了该方法目标径向加速度估计所能达到的误差下限,仿真结果接近该下限,具有很高的精度。本算法适用于线性调频和非线性调频等宽带信号。     

虚拟现实技术在机器人臂/灵巧手遥操作中的应用

将虚拟现实技术应用机器人臂/灵巧手遥操作系统中,完成了环境建模、人-机接口、精确的图形碰撞检测和抓握稳定性分析,并实现了对虚拟环境中模型的实时误差校正。利用该虚拟现实系统,结合视觉反馈和力反馈,完成了按按钮、拉抽屉、抓握灯泡等遥操作任务。     

基于Simulink的空调系统先进自校正控制仿真研究

空调系统可以被看作是一阶惯性加延迟的过程,系统具有时延和参数时变的特性.提出了一种先进的自校正控制策略并将其应用在空调系统中.该控制策略采用了一种混合的参数辨识算法,在控制系统闭环运行条件下,空调系统的过程参数包括延迟时间可以被在线辨识.辨识出的延迟时间被Smith预估器用来补偿控制回路中的时延,同时该控制策略的控制信号可由内环回路中的PI控制器根据ITAE整定规则计算获得.Simulink仿真结果表明该自校正控制策略较自适应PI控制的控制性能更为优越.     

一种6DOF并联机器人的远程控制仿真

提出一种基于Internet的六自由度并联平台的实时远程控制框架。该框架结构主要包括控制台和远程操作器，以及控制流、指令的传送机制和相应的控制流管理器。针对Internet上数据传输时间延迟的不确定性等难题，引入控制流管理器以提高系统实时能力并减小延迟抖动。系统仿真结果显示，提出的控制框架能够有效提高远程操作的实时能力。