5、提升触觉系统性能的控制设计

提升触觉系统性能的控制设计

1. 连续力增强方法（Successive Force Augmentation Approach）

连续力增强（SFA）方法旨在拓宽渲染虚拟环境的速率硬度和阻抗范围。速率硬度是指在与环境首次接触时力与速度的比值，它是衡量触觉性能的指标之一。

SFA方法通过弹簧 (k_v) 将触觉交互点（HIP） (x(n)) 与虚拟环境相连，并向用户添加一个偏移力 (\Delta O)。其中，(k_v) 的选择要小于在科尔盖特稳定性条件下保证稳定性的临界刚度 (k_p)，即 (k_p \leq \frac{2b_m}{\Delta T}) 且 (k_v < k_p)。偏移力 (\Delta O) 会实时更新：
- 当传递给用户的刚度 (k_d) 小于期望刚度 (k_{de}) 时，(\Delta O) 增加；
- 当 (k_d) 大于 (k_{de}) 时，(\Delta O) 减小。

其计算公式如下：
[
f(n) =
\begin{cases}
k_v (x(n) - x_e(n)) + \Delta O & \text{for } x(n) \geq x_e(n) \
0 & \text{for } x(n) < x_e(n)
\end{cases}
]

[
\Delta O =
\begin{cases}
\Delta O + \alpha & \text{for } k_d \leq k_{de} \
\Delta O - \alpha & \text{for }