采用四象限探测器的双轴跟踪控制技术

采用四象限探测器作为位置传感器，设计出以DSP作为控制器的双轴跟踪控制试验演示系统。通过误差数据采样、计算和比较，在反馈作用下对误差修正，以快速扫描系统和大范围扫描系统构成的双轴联合机构实现运动目标的捕获跟踪。试验结果表明，该系统能够快速捕获并平稳跟踪合作目标，且调试方便，可靠性好，为下一步工程化奠定了基础。     

实时动态场景生成

利用三维建模软件对目标和光电跟踪测量系统等实物建立三维模型,把捕获系统实时获取的目标状态信息和光电跟踪测量系统运行信息通过网络实时传送给场景生成计算机,场景生成计算机利用这些数据信息驱动三维模型,从而实时模拟目标与光电跟踪测量系统的运行状态。该系统可为指挥控制人员的决策提供更直观、简便的帮助。     

基于内环H_∞控制的实时混合试验

实时混合试验将结构的关键部位作为试验子结构进行试验,而其余部分作为数值子结构在计算机中模拟,并通过作动器或振动台对试验子结构进行加载来实现二者边界条件的协调。由于作动器-试件系统复杂的非线性动力特性,传统的PID控制器性能受到一定影响,必须采用时滞补偿方法或外环控制消除作动器-试件系统的非线性动力特性影响,才能保证实时混合试验的成功。为在作动器内环消除作动器-试件系统非线性动力特性的影响,采用基于混合灵敏度的H_∞控制理论设计实时混合试验作动器内环控制器,并研究了这种方法的可行性。数值仿真表明,H_∞控制器表现出较好的跟踪性能并具有一定的鲁棒性;单自由度线弹性结构实时混合试验证明了该方法在作动器内环控制上的可行性。     

一种FFFSR轨迹跟踪及振动抑制的改进预测控制方法

讨论了动力学约束和有界扰动条件下,自由漂浮柔性空间机器人(FFFSR)关节轨迹跟踪控制与柔性振动抑制的问题。提出一种基于预测控制的优化控制器设计方法,分别设计了跟踪控制器和轨迹规划器。跟踪控制器采用广义预测控制方法,生成使机械臂快速稳定跟踪期望轨迹的优化控制律;改进常规获取期望轨迹的柔化控制方法,设计基于约束预测控制方法的轨迹规划器,综合考虑动力学约束与柔性振动抑制,实时为跟踪控制器生成由初始位置到目标位置的优化期望轨迹,确保机械臂快速稳定跟踪到目标位置,并有效抑制柔性振动。数值仿真结果验证了所设计控制策略的可行性与有效性。     

基于非线性干扰观测器的VTOL飞行器跟踪控制

研究了输入存在不确定干扰的垂直起降(VTOL)飞行器的跟踪控制问题,提出了一种基于非线性干扰观测器对干扰进行实时估计的控制方案。为便于控制器设计,采用坐标变换和输入变换将原系统解耦成一个最小相位误差子系统和一个非最小相位误差子系统,将原系统的输出跟踪问题转换为两个子系统的镇定问题。为使所设计的控制器能够保证两个闭环子系统指数稳定,基于非线性干扰观测器,采用滑模变结构控制和最优控制,对两个子系统分别设计了控制器。仿真结果表明,所设计的控制器在输入干扰作用下能保证跟踪控制的稳定性,对干扰具有良好的鲁棒性。     

鱼雷纵向运动二次型稳定H∞控制

讨论了二次型稳定H∞鲁棒控制理论及其在鱼雷纵平面航行控制中的运用．用模型的参数摄动来描述鱼雷纵平面航行模型的建模误差，设计了基于状态反馈的H∞控制器，并对系统进行了分析和仿真．所设计的控制器在被控对象存在一定范围参数摄动的情况下，仍能使系统保持预期的性能．     

柔性主从手臂系统自适应混合控制的研究

以柔性主从手臂系统为研究对象,提出了一种新的自适应混合控制方法。建立了系统的动力学模型,在系数敏感性实验的基础上,分析了控制器权重系数对系统性能的影响,提出根据系统实时跟踪误差调整控制器中的权重系数,进而设计了自适应双向控制器和基于LQR的自适应伺服控制器。并以此为基础,通过选取合理的阈值,将两种自适应控制器有效结合,设计了自适应混合控制器。实验结果表明,自适应混合控制有效提高了系统运动的稳定性,并显著减少了柔性执行手臂的振动衰减时间。     

模糊PID控制在光电跟踪控制系统中的应用

频率特性法和PID控制是光电跟踪控制系统中普遍采用的方法,对于稳态过程它们具有良好的控制性能,但对控制环境以及目标状态发生较大变化时却无法处理。介绍一种既能改善控制系统的过渡过程、减小超调量,又能保证系统跟踪精度的模糊PID控制算法,并给出了相应的实验数据。实验结果表明,模糊PID控制可显著改善控制系统对高速动态目标的捕获跟踪能力,提高跟踪精度,增强系统的鲁棒性。     

复杂背景及遮挡条件下的运动目标跟踪

CamShift算法应用于复杂背景及遮挡条件下视频跟踪时,极易出现跟踪失效和目标丢失。本文提出基于颜色、纹理及目标运动信息的综合特征用于改进CamShift算法,结合Kalman滤波器对目标运动状态进行预测提高了复杂背景下运动目标的跟踪稳定性和跟踪精度。在目标发生遮挡时,通过目标遮挡前的先验信息进行最小二乘拟合及目标运动轨迹外推,预测目标运动位置信息,有利于遮挡结束时对运动目标的重新捕获。多组实验结果及性能分析表明,该算法在复杂背景及目标被短时遮挡情况下,可以实现目标的持续、稳定跟踪,并具有较好的实时性。     

基于逆系统方法的航天器姿态跟踪最优鲁棒控制

针对航天器有效载荷(如星载天线、星载相机)快速持续指向地面或在轨特定目标等空间任务,研究了航天器姿态快速连续跟踪控制问题。提出了一种计算跟踪参考姿态的新方法,给出了目标姿态参数的解析表达式。大范围机动时,姿态动力学方程是强耦合非线性的,用传统鲁棒控制方法处理比较困难。用机动四元数描述姿态误差,以避免姿态跟踪可能产生的奇异。在考虑参数不确定性和干扰力矩的情况下,应用逆系统方法和输入不确定性鲁棒控制与最优控制转换定理,将鲁棒控制问题转化为最优控制问题,回避了传统鲁棒控制复杂的设计过程。控制器的设计方法简单,可应用于更复杂的对象,且参数选择具有很大的灵活性,易于工程实现。仿真结果表明:控制器具有良好的鲁棒性,较高的跟踪精度和快速响应能力。     

采用TMS320C6203的实时图像处理系统设计

针对高帧频、大视场图像中的实时目标检测、识别和跟踪,设计了一种以TMS320C6203为核心运算处理器,FPGA为辅助控制处理器的实时图像处理系统。在对弱小目标检测识别算法的实验分析基础上,开发了实时图像处理软件,使得该系统对弱小多目标的检测、识别和跟踪的能力达到了实际工程的实时性需求。     

一种新型的智能云台控制系统

本文针对目前监控系统的智能化程度低的缺陷，提出了一套智能云台控制的方案，实现了对目标的自动跟踪、自动聚焦和自动光圈调整，并对自动跟踪和自动聚焦算法作了一些改进，缩短了跟踪和聚焦的时间。     

包装分拣过程视觉跟踪系统设计

目的 为提高包装生产线的分拣精度,以Delta机器人为研究对象,设计一种视觉跟踪系统.方法 详细介绍包装生产线分拣系统的结构,包括机器人模块、控制模块、视觉模块和传送带模块等.提出一种平移标定算法,可简化整个标定过程,既可以提高准确性,又可以降低标定用时.该算法可以较好地解决空间限制对跟踪系统的影响.论述一种图像处理方法,通过连通区域的面积、圆度和矩形度等参数实现物料识别、定位和抓取.利用具体实验验证所述系统的可行性和有效性.结果 Delta机器人视觉跟踪系统的漏抓率小于0.1％,误抓率接近于0,精确度得到明显提高.结论 整个过程中机器人运行稳定,并没有出现冲击、颤动等现象,系统可靠性比较高,完全能够满足包装等相关行业要求.     

光电稳定跟踪平台跟踪控制回路性能测试系统

针对光电稳定跟踪平台跟踪性能测试困难的问题,依据光电产品跟踪系统的特点,设计一套光电平台跟踪控制回路性能测试系统。该系统中将运动物体放置在平行光管或者凹面反射镜的焦面处,通过控制物体的运动规律模拟无穷远处运动目标,实现在实验室内对跟踪角速度、跟踪角加速度等指标的测试。实验表明该系统结构简单,测试准确、方便,测试效率高。     

Autonomous target tracking and following mobile robot

Tracking and following a moving target in real time is a very challenging task in autonomous mobile robot applications, due to the unstructured and unknown environment. In this article, a real time, autonomous, dynamic, whole-field target tracking system (360° coverage) is developed based on a pan/tilt/zoom CCD vision system. The vision system scans and locks the pose of the moving target and commands the tracking mobile robot to follow the target while avoiding obstacles. Bayes’ theorem-based foreground–background segmentation algorithm is applied for motion detection. The color-based particle filter algorithm is used to track the moving object. The system steers the tracking mobile robot toward the moving target based on the angular difference obtained from the tracking module. Fuzzy logic is applied and a sensor data fusion algorithm is developed to reduce the ultrasonic phantom effect of obstacle detection using eight ultrasonic sensors. Multiple behaviors are integrated through the proposed system. Experimental results show the proposed system can successfully track and follow a moving target and avoid obstacles in real time. The tracking accuracy is higher than 80%.     

实时跟踪控制系统中的数字滤波技术

在高精度的实时跟踪控制系统中，由探测器等其他一些因素给系统带来的噪声将不容忽视，数字滤波将是滤除噪声的有效手段，，由于系统实时性和采样频率的要求，本文介绍几种时跟踪系统中常用的数字滤波方法，并对它们在实时跟踪系统中的作用进行了和比较。     

脱靶量累加前馈补偿电视跟踪器的跟踪误差

电视跟踪系统通常采用速度、位置双闭环控制。前馈控制可以提高跟踪精度但无法实现;速度、加速度滞后补偿,跟踪精度提高有限。动态高型方法是在负反馈控制系统中增加若干积分环节以提高跟踪精度。随着目标速度的提高和光电跟踪设备自动化程度的提高,对电视跟踪器伺服系统的跟踪精度提出了越来越高的要求。本文创新性引出一种斜坡累加补偿方法,通过理论证明和仿真,指出它与动态高型技术高度相似,从而从新的角度解释了动态高型提高跟踪精度的机理,并为动态高型方法在工程上实现电视跟踪伺服系统的跟踪精度的提高提供了坚实的理论依据。     

三轴光电跟踪系统的实时引导

三轴光电跟踪系统是地平式和X-Y式光电跟踪系统的有机组合,可以全方位跟踪空间运动目标,跟踪系统测量值与空间位置的多对一特性决定了跟踪策略的多样性和系统引导的复杂性,跟踪过程中对系统进行实时引导可以提高系统的跟踪精度及其可靠性。各种跟踪策略下三轴光电跟踪系统的引导过程包括:地平式的引导、X-Y式的引导、具视轴偏角的地平式引导、三轴光电跟踪系统的引导等。通过理论分析,给出了各种情况下的引导方法。     

基于并联机器人的包装分拣系统设计

目的针对我国食品生产和包装存在的效率低、分拣精度不高等问题,基于并联机器人设计一种包装分拣控制系统。方法根据机器人自动分拣系统的结构,采用一种基于时间和工件位置的图像去重复算法,以去掉重复信息。为了提高抓取精度,基于PID算法设计一种位置跟踪控制器,能够判断物体位置并实时调整并联机器人末端执行器,以实现目标物体的动态跟踪和抓取。结合工业控制机和运动控制卡搭建控制系统,并进行实验研究。结果实验过程中最快分拣速度可达到120次/min,漏抓率为0,误抓率小于0.2%。结论所述控制系统具有较高的稳定性和准确性,可满足实时性要求。