张文安，程　琪

(浙江工业大学 信息工程学院，浙江 杭州 310023)

基于H∞控制方法的机器人遥操作系统同步控制

张文安，程琪

(浙江工业大学 信息工程学院，浙江 杭州 310023)

摘要：针对具有时变时延的机器人遥操作系统，提出了一种基于H∞控制的同步控制方法.通过反馈线性化将机器人遥操作控制系统描述为一类不确定线性时滞系统，其中的不确定性用于描述时变时延引起的系统动态.进而，采用积分不等式和Lyapunov-Krasovskii函数方法，给出了系统时滞依赖渐近稳定并具有给定H∞性能指标的一个充分条件，并基于线性矩阵不等式设计了H∞控制器.最后，通过仿真算例验证了所提出的H∞控制方法的有效性.

关键词：时变时延；遥操作；时滞系统；H∞控制；同步控制

AnH∞control approach to synchronization control of robot teleoperation

systems with time-varying delays

ZHANG Wenan, CHENG Qi

(College of Information Engineering, Zhejiang University of Technology, Hangzhou 310023, China)

Abstract:An H∞control approach to synchronization control of robot teleoperation systems with time-varying delays is presented in this paper. The robot teleoperation system is converted as an uncertain linear time-delay system model by using feedback linearization method, where the uncertainty is used to model the dynamics induced by the time-varying delay. A sufficient condition of the H∞performance for the teleoperation system is presented by applying the integral inequality and the Lyapunov-Krasovskii function method. Furthermore，the design method of H∞controller is given out by using linear matrix inequality method. Finally, simulations are presented to show the effectiveness of the proposed method.

Key words:time-varying delay; teleoperation; delay system; H∞control; synchronization control

遥操作系统既可以让机器人代替人类在危险恶劣环境下进行作业，又可以把人类的专业技能和聪明才智作用到正在远端执行任务的从机器人作业当中去.主从机械臂动力学模型是非线性且存在模型不确定性，更重要的是系统通信环节存在着时延，给遥操作系统的控制带来了很大的困难.

很多专家学者对遥操作系统的控制问题进行了深入的研究，取得了一定的研究成果.Raju利用无源性理论来证明了通信环节的有源性会导致整个机器人遥操作系统的不稳定[1].Anderso和Spong基于无源性理论提出了机器人遥操作系统得到了在任意固定时延下系统稳定的控制算法[2].Niemeyer和Slotine在无源性理论的基础上进一步引入波……