题目：网络环境下具有操作临场感的Joystick研究与开发

目前大部分机械作业尚需要人作为操作主体，而机械作业环境复杂，危险丛生，操作者的身体健康和生命安全存在极大隐患。遥操作能将人从恶劣环境中解放出来，又能使人有亲临现场的感觉，近年来已成为人机操纵的研究热点。本研究重点在于设计一个遥操作系统，该系统在完成远程操作时能够实现被操作端力觉的实时反馈。研究中以工程车辆转向系统为从端被操纵对象，使用计算机软件对其进行数字仿真，主端使用电机做为加载力的执行器，模拟转向阻力矩，从而实现操纵手柄的力觉感知。首先，在前期设计出的系统总体架构基础上，提出了需要解决的几个关键问题，并据此对主操作端软硬件进行设计。研究中使用的执行器、驱动电路及控制器分别为直流电机、H桥驱动电路和西门子S7-200PLC控制器。对于所选用的直流电机的转矩控制，按实际的控制周期对其进行了数字PID仿真；所选用的电平转换及驱动电路，以及控制器的关键配置及实现，论文中均进行了详细的介绍和说明。其次，研究选取了工程车辆转向系统为被操作端的原型进行从端数字仿真设计。建立了多轴独立电液转向系统的运动学和动力学模型，针对多轴负载向主端反馈的力融合问题进行了分析。为解决多轮转向系统普遍存在的轮廓误差引起力纷争和轮胎滑移磨损问题，论文中提出了一种基于滑模和PI控制的交叉耦合算法，并仿真验证了该算法对提升转向过程中轮廓精度的有效性。最后，为保证半实物仿真实验的实时性，搭建了基于RTW&RTX的实时仿真平台，在VC++6.0下完成了整个仿真端的软件设计，保证了从端系统仿真的实时性，大大提高了仿真效率。研究证实了由上述软硬件实现的遥操作系统的可行性，在进行转向操作的同时，实现了被操作端力觉的实时反馈。论文的结尾对主要研究工作进行了总结，并对今后的研究进行了展望。