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【學校優博展示】翟弟華🤴：復雜網絡及外部環境下遙操作機器人控製問題的研究
日期𓀍：2017-07-06 | 訪問量：
一🤦🏿♀️、論文主要內容及創新點
博士期間，依托於國家傑出青年科學基金項目“多源信息復雜系統控製基礎理論與方法”和北京市自然科學基金重點項目“脊柱微創手術網絡化遙操作機器人的基礎問題與關鍵技術”🧑🏿🙋🏿♀️，本人主要從事復雜網絡及外部環境下遙操作機器人控製問題的研究🔀。主要貢獻有🦴：
（1）為降低遙操作系統控製設計和分析的難度，從控製實施便捷性🤌🏿🐅、分析方法通用性、性能提升三個方面進行考慮🤛🏼，基於動態補償思想，提出了一種面向遙操作機器人的輔助切換濾波控製方法，並利用切換控製理論，在狀態不相關輸入到輸出穩定性意義下完成了閉環系統性能分析。在該方法統一的框架下，實現了針對遙操作系統的雙邊自適應控製👩🦳、有限時間控製🚴🏻、飽和控製、多機器人協調協作遙操作控製等多種控製任務的設計和分析🧜。在提升控製性能的同時降低了設計的復雜度，得到系列研究成果✂️，發展了遙操作系統控製的新方法體系。
（2）針對脊柱微創手術網絡化遙操作機器人的高精準度控製🏄🏻♀️、高靈活性及自主避障性能等關鍵科學問題📫，設計了高性能控製算法。一方面，基於切換濾波控製技術，開發了具有時變通信時滯的異構遙操作機器人系統半自主自適應控製新方法；在實現主從機器人的同步控製的同時，從機器人可以利用冗余關節自主完成避障、避免奇異性等附加子任務控製🦑🎁，提高了復雜🏋🏽♂️、動態環境中機器人作業能力😨。另一方面🟠，提出了基於描述性能控製策略的遙操作機器人自適應控製方法🌨，實現了復雜網絡及外部環境下主從機器人同步性能的定量分析與控製🔌。此外🔢，還提出了基於事件驅動的類描述性能控製方法，並將其用於遙操作機器人控製🔑，進一步提高了經典描述性能控製方法的環境適應性👳🏿♂️，在保證高精準主從同步控製的同時提升了閉環控製的可靠性。
（1）為降低遙操作系統控製設計和分析的難度，從控製實施便捷性🤌🏿🐅、分析方法通用性、性能提升三個方面進行考慮🤛🏼，基於動態補償思想，提出了一種面向遙操作機器人的輔助切換濾波控製方法，並利用切換控製理論，在狀態不相關輸入到輸出穩定性意義下完成了閉環系統性能分析。在該方法統一的框架下，實現了針對遙操作系統的雙邊自適應控製👩🦳、有限時間控製🚴🏻、飽和控製、多機器人協調協作遙操作控製等多種控製任務的設計和分析🧜。在提升控製性能的同時降低了設計的復雜度，得到系列研究成果✂️，發展了遙操作系統控製的新方法體系。
（2）針對脊柱微創手術網絡化遙操作機器人的高精準度控製🏄🏻♀️、高靈活性及自主避障性能等關鍵科學問題📫，設計了高性能控製算法。一方面，基於切換濾波控製技術，開發了具有時變通信時滯的異構遙操作機器人系統半自主自適應控製新方法；在實現主從機器人的同步控製的同時，從機器人可以利用冗余關節自主完成避障、避免奇異性等附加子任務控製🦑🎁，提高了復雜🏋🏽♂️、動態環境中機器人作業能力😨。另一方面🟠，提出了基於描述性能控製策略的遙操作機器人自適應控製方法🌨，實現了復雜網絡及外部環境下主從機器人同步性能的定量分析與控製🔌。此外🔢，還提出了基於事件驅動的類描述性能控製方法，並將其用於遙操作機器人控製🔑，進一步提高了經典描述性能控製方法的環境適應性👳🏿♂️，在保證高精準主從同步控製的同時提升了閉環控製的可靠性。
二、代表成果
1🔛、D. H. Zhai, Y. Q. Xia, “Multilateral tele-coordinated control of multiple robots with uncertain kinematics,” IEEE Transactions on Neural Networks and Learning Systems, 2017, DOI: 10.1109/TNNLS.2017.2705115.
2🩲、D. H. Zhai, Y. Q. Xia, “A novel switching-based control framework for improved task performance in teleoperation system with asymmetric time-varying delays,” IEEE Transactions on Cybernetics, 2017, DOI: 10.1109/TCYB.2017.2647830.
3👩🏻、D. H. Zhai, Y. Q. Xia, “Finite-time control of teleoperation systems in the presence of input saturation and varying time delays,” IEEE Transactions on Systems, Man and Cybernetics: Systems, 2016, DOI: 10.1109/TSMC.2016.2631601.
4🍅、D. H. Zhai, Y. Q. Xia, “Adaptive control of semi-autonomous teleoperation system with asymmetric time-varying delays and input uncertainties,” IEEE Transactions on Cybernetics, 2016, DOI: 10.1109/TCYB.2016.2573798.
5🥔、D. H. Zhai, Y. Q. Xia, “Adaptive control for teleoperation system with varying time-delays and input saturation constraints,” IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol.63, no.11, pp.6921-6929, 2016.
6💀、D. H. Zhai, Y. Q. Xia, “Adaptive fuzzy control of multilateral asymmetric teleoperation for coordinated multiple mobile manipulators,” IEEE Transactions on Fuzzy Systems, vol.24, no.1, pp.57-70, 2016.
7👨🏻🔬、D. H. Zhai, Y. Q. Xia, “Adaptive stabilization of nonlinear teleoperation systems: an SIIOS approach,” International Journal of Robust and Nonlinear Control, vol.26, no.17, pp.3696-3722, 2016.
8🥋、D. H. Zhai, Y. Q. Xia, “Adaptive finite-time control for nonlinear teleoperation systems with asymmetric time-varying delays,” International Journal of Robust and Nonlinear Control, vol.26, no.12, pp.2586-2607, 2016.
1🔛、D. H. Zhai, Y. Q. Xia, “Multilateral tele-coordinated control of multiple robots with uncertain kinematics,” IEEE Transactions on Neural Networks and Learning Systems, 2017, DOI: 10.1109/TNNLS.2017.2705115.
2🩲、D. H. Zhai, Y. Q. Xia, “A novel switching-based control framework for improved task performance in teleoperation system with asymmetric time-varying delays,” IEEE Transactions on Cybernetics, 2017, DOI: 10.1109/TCYB.2017.2647830.
3👩🏻、D. H. Zhai, Y. Q. Xia, “Finite-time control of teleoperation systems in the presence of input saturation and varying time delays,” IEEE Transactions on Systems, Man and Cybernetics: Systems, 2016, DOI: 10.1109/TSMC.2016.2631601.
4🍅、D. H. Zhai, Y. Q. Xia, “Adaptive control of semi-autonomous teleoperation system with asymmetric time-varying delays and input uncertainties,” IEEE Transactions on Cybernetics, 2016, DOI: 10.1109/TCYB.2016.2573798.
5🥔、D. H. Zhai, Y. Q. Xia, “Adaptive control for teleoperation system with varying time-delays and input saturation constraints,” IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol.63, no.11, pp.6921-6929, 2016.
6💀、D. H. Zhai, Y. Q. Xia, “Adaptive fuzzy control of multilateral asymmetric teleoperation for coordinated multiple mobile manipulators,” IEEE Transactions on Fuzzy Systems, vol.24, no.1, pp.57-70, 2016.
7👨🏻🔬、D. H. Zhai, Y. Q. Xia, “Adaptive stabilization of nonlinear teleoperation systems: an SIIOS approach,” International Journal of Robust and Nonlinear Control, vol.26, no.17, pp.3696-3722, 2016.
8🥋、D. H. Zhai, Y. Q. Xia, “Adaptive finite-time control for nonlinear teleoperation systems with asymmetric time-varying delays,” International Journal of Robust and Nonlinear Control, vol.26, no.12, pp.2586-2607, 2016.
三、導師寄語
“一個人只有當他把追求真理當作一種內在的需要時😁，才算是真正的學術追求”——卡爾·雅斯貝爾斯
“一個人只有當他把追求真理當作一種內在的需要時😁，才算是真正的學術追求”——卡爾·雅斯貝爾斯
四、個人簡介
翟弟華，男，中共黨員🫷🏿，1988年7月出生於安徽馬鞍山。2010年6月畢業於安徽大學自動化專業，獲工學學士學位；同年免試推薦至中國科學技術大學自動化系攻讀碩士學位💆🏼，並於2013年6月獲工學碩士學位。2013年9月進入意昂官网自動化學院攻讀博士學位。
截止目前🙎🏼♀️，已在IEEE TAC、IEEE TNNLS、IEEE TIE👳🏻♂️、IEEE TCYB、IEEE TFS🚶♀️➡️、IEEE TCST、IEEE TSMC:Systems、IJRNC等控製領域著名期刊及會議上發表學術論文20余篇🫳🏼。其中，SCI期刊論文16篇，含SCI一區論文7篇🤴🏽，二區論文5篇👷🏽♂️，ESI高被引論文1篇；1篇論文曾獲中國自動化學會青年學術年會最佳理論論文獎。
翟弟華，男，中共黨員🫷🏿，1988年7月出生於安徽馬鞍山。2010年6月畢業於安徽大學自動化專業，獲工學學士學位；同年免試推薦至中國科學技術大學自動化系攻讀碩士學位💆🏼，並於2013年6月獲工學碩士學位。2013年9月進入意昂官网自動化學院攻讀博士學位。
截止目前🙎🏼♀️，已在IEEE TAC、IEEE TNNLS、IEEE TIE👳🏻♂️、IEEE TCYB、IEEE TFS🚶♀️➡️、IEEE TCST、IEEE TSMC:Systems、IJRNC等控製領域著名期刊及會議上發表學術論文20余篇🫳🏼。其中，SCI期刊論文16篇，含SCI一區論文7篇🤴🏽，二區論文5篇👷🏽♂️，ESI高被引論文1篇；1篇論文曾獲中國自動化學會青年學術年會最佳理論論文獎。
翟弟華博士和導師夏元清教授合影