四通道遥操作机器人的系统化设计研究

来源：电子测量技术杂志2022年第13期北京时间：

作者：温静，田大鹏

单位：1. 中国科学院航空光学成像与测量重点实验室 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林长春 130033; 2. 中国科学院大学，北京 100049

摘要：现有基于干扰观测器（Disturbance Observer, DOB）的四通道双向控制遥操作系统能够不依赖力传感器实现一定的透明性。然而目前主/从控制器的设计多基于累试法，缺少一种系统化的设计方法，并且受到DOB工作带宽的限制，透明性难以得到提升。提出一种基于鲁棒控制理论的系统化设计控制器方法。通过求取主/从机器人之间位置响应误差和干扰残差的动力学方程，将遥操作四通道双向控制转化为两个一般反馈控制系统，基于H∞控制理论选取合适的权函数实现系统化的控制器综合。新方法给出了在无力传感器条件下实现主/从机器人力反馈双向控制的一种一般方法。实验表明，系统化方法设计出的控制器能够保障系统的稳定性和透明性，实现了两个电机位置的互相跟踪和作用力的传递，并且与传统基于PD控制设计的四通道双向控制相比对系统中的干扰和模型不确定性有更强的鲁棒性。

关键词：H∞控制理论; 系统化设计控制器; 遥操作双向控制; 四通道控制结构

基金资助：国家自然科学基金项目(61673365)