發(fā)布時間：2021-02-04 08:16

　　近年來,視覺已成為移動機器人的關(guān)鍵組成部分,在環(huán)境監(jiān)控、人機交互以及視覺引導(dǎo)等方面扮演著重要的角色。尤其是當(dāng)機器人進(jìn)入未知環(huán)境時,因為視覺傳感器具有信息豐富、非接觸和精度高等優(yōu)點,使得機器人能夠快速適應(yīng)環(huán)境,獲取目標(biāo)特征。然而,大多數(shù)機器人只是搭載了固定式相機,通過機器人運動改變其測量方向,由于機器人轉(zhuǎn)動慣量大、相機視場較小,很難跟蹤運動目標(biāo)。將相機搭載在具有多個運動自由度的小型云臺上,再將視覺伺服云臺固定在移動機器人上,可以使得相機的運用更加靈活,實現(xiàn)跟蹤快速機動目標(biāo)。本文就視覺伺服云臺的機械硬件、控制方案和控制器設(shè)計展開了論述與研究。主要針對視覺伺服云臺中相機低采樣率的缺陷,采用了一種雙環(huán)結(jié)構(gòu)的控制方案,并分別給出了內(nèi)外環(huán)控制器設(shè)計方法,并在實物平臺上驗證了本文控制方案和控制器的可靠性和有效性。多組對比實驗結(jié)果表明采用本文設(shè)計方法,視覺伺服性能得到了大幅度提升,滿足一般移動機器人的使用條件。本文的創(chuàng)新點主要體現(xiàn)在角度環(huán)與圖像環(huán)控制器設(shè)計兩方面。設(shè)計角度環(huán)控制器時,為減小對低頻信號的跟蹤誤差和降低系統(tǒng)響應(yīng)超調(diào)量,在狀態(tài)反饋設(shè)計時增加了比例積分（PI）控制器,并采用了一種新穎的參數(shù)設(shè)計... 

【文章來源】：華南理工大學(xué)廣東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：87 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 機械結(jié)構(gòu)
        1.2.2 位置伺服
        1.2.3 視覺伺服
    1.3 本文章節(jié)安排
第二章 二自由度視覺伺服系統(tǒng)的搭建與設(shè)計
    2.1 視覺伺服云臺控制流程
    2.2 硬件設(shè)計
        2.2.1 傳感器選型
        2.2.2 控制平臺
        2.2.3 電機選型
        2.2.4 驅(qū)動器校正
    2.3 機械設(shè)計
        2.3.1 構(gòu)件設(shè)計與組裝
        2.3.2 旋轉(zhuǎn)軸傾斜的影響
    2.4 目標(biāo)識別
    2.5 整體控制方案
    2.6 本章小結(jié)
第三章 角度環(huán)設(shè)計
    3.1 PID控制器設(shè)計
    3.2 基于LQR的輸出反饋控制器設(shè)計
        3.2.1 標(biāo)準(zhǔn)LQ控制器設(shè)計
        3.2.2 帶內(nèi)模擴(kuò)展的LQ控制器設(shè)計
        3.2.3 帶可調(diào)參數(shù)的增廣設(shè)計
        3.2.4 狀態(tài)觀測器設(shè)計
    3.3 輸出反饋控制器實現(xiàn)
    3.4 本章小結(jié)
第四章 圖像環(huán)設(shè)計
    4.1 像面運動目標(biāo)跟蹤策略
    4.2 時延分析
    4.3 多率采樣控制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)化
    4.4 圖像環(huán)建模
    4.5 反饋控制器設(shè)計
    4.6 等效復(fù)合控制設(shè)計
    4.7 雙率控制問題
    4.8 基于卡爾曼預(yù)測的復(fù)合控制
        4.8.1 卡爾曼濾波器介紹
        4.8.2 基于預(yù)測的復(fù)合控制
    4.9 本章小結(jié)
第五章 目標(biāo)跟蹤實驗
    5.1 操作說明
    5.2 性能指標(biāo)和實驗設(shè)計
    5.3 角度環(huán)設(shè)計對視覺伺服的影響
    5.4 圖像環(huán)設(shè)計對視覺伺服的影響
    5.5 本章小結(jié)
總結(jié)與展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果
致謝
附件



本文編號：3018020