大时延下遥操作系统的自适应Smith预估器双边PID控制策略

本篇论文深入探讨了"基于自适应Smith预估器的遥操作双边PID控制方法"，由吴立凯和高欣两位学者共同研究，发表于中国科技论文在线。他们针对遥操作系统的常见问题——大时延，提出了创新的解决方案。在远程控制系统中，由于通信延迟可能导致控制性能下降，尤其是当机械臂执行快速运动时，这个问题更为突出。 该方法的核心是采用了改进的模型参考自适应控制策略。通常情况下，模型参考控制会依赖一个精确的模型，但在实际系统中，被控对象可能存在建模误差。为了应对这种不确定性，论文将参考模型和可调模型的位置进行了对换，并结合了Smith预估器技术。Smith预估器是一种预测控制器，它能在一定程度上补偿系统动态变化，提高控制精度。 作者在设计中特别注意到机械臂运动的高频特性，因此在低端控制器中引入了低通滤波器，旨在削弱电机震动和关节摩擦产生的高频干扰信号，通过Hartley-Shannon (HS) 法确定了滤波器的最佳参数。这样做的目的是确保控制器能有效地处理这些高频成分，提高控制系统的稳定性和响应速度。 为了实现参数的自适应调整，作者利用李雅普诺夫稳定性理论设计了一个调节律，能够实时修正Smith预估器的模型参数，以适应不断变化的实际系统条件，解决了模型不匹配的问题。这种方法旨在确保在大时延和模型参数不一致的情况下，控制系统仍能保持良好的性能。 通过仿真和实物系统实验，论文作者验证了他们提出的双边PID控制方法的有效性。实验结果表明，该方法在面对大时延和模型不确定性时，能够提供稳定的控制效果，对于提升遥操作系统的性能具有重要意义。 这篇论文贡献了一种新颖的控制策略，对于优化遥操作系统的控制性能，尤其是在有大时延和模型不确定性的情况下，具有很高的实用价值和理论研究价值。这不仅对于工业自动化、机器人技术等领域具有推广意义，也为控制理论与控制工程的研究者提供了新的思考角度。