学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

基于网络遥操作系统的实时性能研究

作　者: 陈亭
导　师: 叶秀芬
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 模式识别与智能系统
关键词: 网络遥操作时变时延丢包预估计稳定性
分类号: TP872
类　型: 博士论文
年　份: 2013年
下　载: 42次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

随着网络的发展普及，网络遥操作系统的应用越来越多，比如用在远程医疗方面和远程爆破方面等等。本课题针对当前情况，对基于网络遥操作系统的远程实时性进行研究与设计，旨在减少网络数据传输过程中时变时延、数据丢包等现象对系统的影响，提高系统的整体稳定性和透明性，保证系统稳定性的同时加强远程触觉逼真度。许多学者进行了网络控制系统的鲁棒性研究，提出了多种减少时延和丢包影响的预估计算法，取得了很多成果，但是目前仍然存在一些问题有待于解决。为此，论文首先介绍了课题的背景和意义，并对网络控制系统进行了研究，通过分析、比较各项技术的特点，确定研究方案。本文主要进行了如下研究：利用系统采样时间和时延时间之间的关系，针对网络传输系统往往采用离散方式发送和接收数据，提出了网络离散数据传输过程系统的模型。该模型为设计基于非线性离散数据网络传输系统的自适应预估计算法的研究提供理论支持。针对具有相似结构子系统的网络遥操作模型，利用小增益定理，给出了系统整体输入输出稳定的条件，并证明了该条件的有效性。该条件的提出进一步使设计的预估计算法能够保证系统输入输出稳定。在采用机械臂的力-位置模型的基础上，针对常用的多自由度机械臂提出了一种保证这类非线性系统鲁棒性的反馈控制器的设计方法。通过对设计的反馈控制器进行仿真实验，给出了反馈控制器中各个参数选取的基本调试原则。利用该方法不仅能保证系统的稳定性，参数设定和调节也相对方便。论文针对有效减少时变时延和丢包影响的预估计算法进行了重点研究。目前时变时延影响等网络弊端与系统采样时间共同作用对网络遥操作数据延迟和丢包影响的研究还并不太多。另外，网络数据传输往往都是离散数据，离散数据在网络中传输的变化规律，目前也研究得很少。因此，针对这一状况研究了经过网络传输的数据变化基本原理，分析了系统的采样时间、网络时延时间、数据发送次序和接收次序及网络传输数据之间的关系。根据这些参数的关系设计了一种新型具有自适应功能的预估计算法，并证明了利用该算法的非线性离散遥操作系统的稳定性，给出采用该算法的非线性离散系统的稳定条件。利用仿真实验和实际测试实验证明了该算法的有效性，并根据仿真实验探讨了该算法的改进方向。综合实验结果，进一步证明该算法不仅能够保证网络传输非线性离散系统的稳定性，还能很好地提高系统的透明度。本论文进行了网络遥操作系统的控制和研究，设计方案满足了要求，也达到了项目的预期效果。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-20
  1.1 课题的研究背景及意义  10-11
  1.2 国内外研究现状  11-17
    1.2.1 网络遥操作系统的研究历史和现状  11-12
    1.2.2 当前网络控制系统存在的问题及理论处理方法  12-15
    1.2.3 网络控制系统的理论研究方向  15-17
  1.3 网络遥操作系统研究的难点  17-18
  1.4 课题来源和本文主要研究内容及结构安排  18-20
第2章网络遥操作系统模型分析和建立  20-41
  2.1 引言  20
  2.2 网络遥操作系统机械臂模型  20-26
  2.3 网络遥操作系统模型  26-31
    2.3.1 状态空间描述法  27-28
    2.3.2 力-位置描述法  28
    2.3.3 力-速度描述法  28-29
    2.3.4 波变量描述法  29-31
  2.4 网络离散数据传输过程模型  31-40
  2.5 本章小结  40-41
第3章网络遥操作系统稳定性的分析研究  41-47
  3.1 引言  41
  3.2 具有相似结构的网络遥操作系统模型  41-42
  3.3 网络遥操作系统的稳定条件  42-46
    3.3.1 网络遥操作子系统的稳定性分析  42-44
    3.3.2 网络遥操作系统的稳定性分析  44-46
  3.4 本章小结  46-47
第4章基于网络遥操作系统的控制算法研究  47-57
  4.1 引言  47
  4.2 非线性系统稳定定理  47-50
  4.3 网络遥操作系统的非线性控制算法研究  50-54
  4.4 仿真实验  54-56
  4.5 本章小结  56-57
第5章基于网络遥操作系统的预估计算法的研究  57-81
  5.1 引言  57-58
  5.2 网络离散数据传输的预估计算法  58-67
    5.2.1 网络遥操作系统的预估计算法基础  59-61
    5.2.2 具有自适应功能的预估计算法  61-67
  5.3 具有自适应功能预估计算法的网络遥操作系统稳定性分析  67-72
    5.3.1 新型自适应预估计算法的非线性离散系统基本结构  67-70
    5.3.2 新型自适应预估计算法的非线性离散系统稳定性  70-72
  5.4 实验测试  72-80
    5.4.1 仿真实验测试结果  72-77
    5.4.2 实际实验测试结果  77-80
  5.5 本章小结  80-81
第6章基于网络遥操作系统实验平台的搭建和性能研究  81-96
  6.1 引言  81
  6.2 主端控制平台的建立  81-83
    6.2.1 主端控制平台硬件配置  81-82
    6.2.2 主端控制平台程序设计  82-83
  6.3 从端控制平台的建立  83-88
    6.3.1 从端控制平台硬件配置  83-85
    6.3.2 从端控制平台程序设计  85-88
  6.4 实验测试分析  88-95
    6.4.1 验证网络数据传输过程模型测试  88-89
    6.4.2 验证具有自适应功能预估计算法测试  89-94
    6.4.3 实际测试其他现象分析  94-95
  6.5 本章小结  95-96
结论  96-98
参考文献  98-108
攻读博士学位期间发表的论文和取得的科研成果  108-109
致谢  109

基于网络遥操作系统的实时性能研究

内容摘要

全文目录

相似论文