基于web的遥操作系统时延分析

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1、第(!卷第!期沈阳化工学院学报789*(!:8*!("")*&;<=>:-?<@ABC:D-:E3:A+3+=+C<@FBCG3F-?+CFB:

2、制算法给出了一种带有时延补偿器的新的控制结构，分别在前向通道和反馈通道设计补偿器对网络时延进行补偿*实验结果表明：带有预测器及补偿器的新的控制结构可以改善系统的动态性能，并且能够保证系统在具有时延和数据丢失的环境下的稳定性*关键词：网络；遥操作；不确定时延；预测控制中图分类号：+,&’&文献标识码：-基于201的远程控制机器人是指将机器人与34506405连接，使人们可以在任何地方通过浏!基于!"#的遥操作系统览器访问机器人，实现对机器人的远程监视和控基于/01的遥操作系统结构如图!所示*制*它以34506405为

3、构架，不仅降低了遥操作系基于/01的遥操作系统的网络通信采用浏览器统的成本，也使机器人为34506405上越来越多的／服务器结构，客户通过浏览器发送控制指令，由人们所熟悉和共享［!］*网络传送到服务器端进而对机器人进行控制，服由于网络延时和负荷变化所具有的随机性、务器端将采集现场的视频及机器人的位置和速可变性和不可预测性将会影响遥操作机器人系度等信息通过网络反馈给客户端*这样，在客户统的实时性、准确性和可靠性，网络传输中的不端和服务器的通信存在不确定的互联网传输时确定时延往往导致机器人控制信息反馈回遥操延，这种网络

4、传输时延将严重影响系统的动态性作端有一段时间滞后，该滞后与网络当时的性能能，甚至导致遥操作系统不稳定*因此，在基于紧密相关，如拥挤程度，途经路径的长短等等*如/01的遥操作系统设计中，必须采用有效的策略果遥操作人员不把网络延时考虑进去，对机器人维持系统的稳定性和减小网络时延对系统的影的当前运动状态无法做出正确的判断，就无法发响［&］*送正确的遥控命令，控制也将出现偏差，严重的甚至有危险*因此不确定时延是远程遥控机器人研究的技术难点之一［(］*本文在对基于/01的遥操作系统网络时间延迟分析的基础上，从网络通讯时延和数

5、据丢失对遥操作系统影响的角度出发，在遥操作控制系图!基于201的遥操作系统结构统的前向通道和反馈通道上各设计一个补偿器，用以补偿时间延迟和数据丢失对系统的影响*并"网络传输时延分析通过基于/01的遥操作系统实验证明了该时延补偿方法的正确性和有效性*基于201的机器人遥操作系统中时延主要收稿日期：(""%$")$!!作者简介：国家自然科学基金（%"&&#"!"）万方数据作者简介：李勇（!’."$），男，辽宁凌源人，硕士研究生在读，主要从事基于/01的机器人遥操作系统研究*00沈阳化工学院学报)44<年包括通讯时延!!

6、、数据时延!"和扰动时延!#$通道补偿器；)4为被控对象；*（%）为预测模型的设总的网络传输时延为!，则偏差；+(（%）预测输出值,%!%&!!’!"’!#（(）!!""#$控制器设计（(）通讯时延!!包括通讯初始化和单个字节在介质中的传动态矩阵控制（123）算法是一种基于对象输时间$!的传输时间随传输距离的增大而增阶跃响应的预测控制算法，适用于渐近稳定的线!加，并且随路由的不同而发生变化$因此，导致通性对象,首先给出阶跃响应的等式：讯时延!的变化是不可预测的$6!(（%）&!.-!/（%7-）（,）（)）数据时延

7、!-&("(（%）是过程输出；.-是单位阶跃输入下的采样"*!"&（)）值；!/是控制作用,#+式中，"是发送的数据总量，#是传送速率$公定义0（%’1）表示系统的自由响应：*+式（)）表明数据总量和网络带宽是决定数据时延0（%’1）&(2（%）’的关键$减少数据传输量和采用高速网络都3!"!（.1’(7.-）!/（%7-）（0）-&(能减少数据时延!"定义未来的控制增量向量!!为：（,）扰动时延!#!!&［!/（%）!/（%’(）⋯!/（%’主要指网络传输中不可预测的扰动，动态路47)）!/（%’47(）］8（9

8、）由、信息的丢失和信息的失序是造成扰动时延的定义输出预测值：主要因素$+(&［+(（%’("%）+(（%’)"%）⋯+(（%’由上述分析可知相对于通讯时延!，数据!+8（:）27("%）(（%’2"%）］时延!和扰动时延!较小可忽略，因此，如何"#定义系统的动态矩阵"为：减少通讯时延!是减少网络传输时延的关键$!$.(4⋯4&!时延补偿器的设计.).(4⋯4