【摘 要】
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本文以北京工业大学BH2月球车原理样机为研究对象,以大时延条件下的月球车控制技术为研究重点,针对月地通讯时延对遥操作系统可操作性及稳定性的影响,提出了综合运用预测显示
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本文以北京工业大学BH2月球车原理样机为研究对象,以大时延条件下的月球车控制技术为研究重点,针对月地通讯时延对遥操作系统可操作性及稳定性的影响,提出了综合运用预测显示及双边无源控制的方法,并围绕增强现实遥操作环境的构建问题与无源控制技术展开研究。具体来说,主要成果有:1)设计了一套基于预测显示及双边无源控制的月球车遥操作系统方案。通过在地面控制站构建一个与月面环境一致的增强现实遥操作环境,在地面控制站形成一个闭环控制回路,操作员通过力反馈器在增强现实遥操作环境中对虚拟月球车进行控制,获取实时的视觉反馈,避免了通信时延对系统可操作性的影响;双边无源控制方法的运用则通过在遥操作主从端设置控制器,保证了系统的稳定性,并实现了主从端速度和航向角控制量的跟踪。2)实现了增强现实遥操作环境。通过采用实验室自主研制的激光立体识别系统对地形信息进行采集,得到了精确的地形模型。另外,ODE的采用则实现了对月面微重力环境的模拟。两者共同保证了增强现实遥操作环境与月面环境的一致性。3)为保证操作员在时延条件下对月球车的有效控制,通过使用拉格朗日方法,建立了遥操作主从端力反馈器和月球车的动力学模型,在此基础上,讨论了双边无源控制方法。4)搭建了基于预测显示及双边无源控制的月球车遥操作控制仿真系统。队列缓冲模拟了月地通信时延。通过在10s仿真时延条件下对该系统的性能进行研究,验证了方案的可行性。
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