基于LS-SVM时延预测的波积分双边遥操作控制方法

摘要

本发明提出了一种基于LS-SVM时延预测的波积分双边遥操作控制方法，其适用于时变时延条件下的遥操作系统中。该方法在无源性波变量方法的基础之上，加入LS-SVM(最小二乘向量机)时延预测环节和波积分环节，利用LS-SVM方法进行时延预测，可以得到与真实时延误差较小的预测时延，利用波积分方法可以使得通信环节具有无源性，进而使其可以克服时变时延给遥操作系统带来的不稳定性。本发明涉及时变时延条件下的遥操作系统中的控制方法，在主端，人手施加力与从端反馈回主端的接触力共同作用于主手，使主手产生速度与位移，主手速度信号通过通信信道传输到从端，作为控制命令控制从手的运动。

主权项

基于LS‑SVM时延预测的波积分双边遥操作控制方法，其特征在于如下步骤：步骤1、构建遥操作系统原理框图：(1)设计基于LS‑SVM时延预测的波积分双边遥操作控制方法的原理框图，主要包括主手、主端控制器、通信环节、从端控制器、从手、LS‑SVM时延预测环节、波积分环节；(2)明确框图中各个参数的意义及它们之间的关系，主要包括速度、力、主从控制器参数、波积分环节的σ；步骤2、基于最小二乘向量机(LS‑SVM)设计时延预测环节(1)构建基于SVM的时延预测模型：利用SVM理论将具有非线性特征的时间序列通过非线性转换到高维特征空间，然后在这个空间中提取必要信息，用于实现时延预测；(2)利用计算效率比SVM要高的LS‑SVM实现时延预测；步骤3、设计波积分环节：(1)基于波积分原理设计波积分环节；(2)根据时延预测结果，设计波积分参数σ的取值函数，其中σ的选择应当使得控制系统对外界干扰不敏感，同时使系统被完全补偿。为了使得每个时刻的误差最小，σ的值应当随着时延的变化而变化，具体规律是：如果预测时延比当前时延大，则σ为负，且大得越多，σ就会变得越小；相反地，如果预测时延比当前时延小，则σ为正，且小得越多，σ就会变得越大，但同时又不能让σ太大。其取值表达式如下：σ_k＝‑a·ΔT且(a＞0)其中，ΔT＝T_k+1‑T_k，即预测时延与当前时延之差，a为常量系数。