基于BP神经网络的机械臂轨迹控制研究

针对六自由度机械臂耦合性强、时变、非线性等性能,基于拉格朗日动力学建模方法,文章采用BP神经网络逼近模型,实现高精度轨迹跟踪。该方法根据六自由度机械臂本体采集的数据进行黑箱辨识建模解耦,建模过程采用BP神经网络逼近,提升建模精度、简化建模过程。针对解耦后的系统,还需建立PID闭环控制器进一步实现轨迹跟踪控制。仿真及实验结果表明,基于BP神经网络的PID控制器能够改善系统的鲁棒性和稳定性,并有效抑制抖动。     

基于视频仿真的光电跟踪仪性能测试系统

针对光电跟踪仪性能测试的特点和技术要求,提出了一种基于视频仿真技术的光电跟踪仪测试系统解决方案。通过对视频处理器注入仿真视频并存储记录设备运转状态,采用事后视频判读的方式达到对光电跟踪设备进行测试的目的。     

机械臂自适应非奇异快速终端滑模控制

针对刚性机械臂有限时间鲁棒控制问题,提出了一种新的自适应非奇异快速终端滑模控制方法.该方法将非奇异快速终端滑模控制与自适应律相结合,使用非奇异快速终端滑模面加快机械臂轨迹跟踪误差的收敛速度,解决了终端滑模中的奇异问题;通过双曲正切函数代替符号函数减小控制输入的抖振;利用自适应律对未知的外部扰动和系统的不确定性进行估计,实现了在集总扰动未知情况下的轨迹跟踪.构造Lyapunov函数,证明机械臂系统能够在有限时间内稳定收敛.最后二自由度机械臂仿真实验结果验证了所设计控制器的有效性和鲁棒性.     

基于多种目标运动模式的光电跟踪性能测试系统研究北大核心CSCD

为评价光电跟踪系统的跟踪性能,提出一套光电跟踪性能测试系统,该系统采用高精度电机控制准直系统焦平面处的靶标进行圆周运动、正弦运动及用户自定义运动,可模拟运动特性复杂的目标,准直系统采用透射式中长波光学系统,与反射系统相比,视场更大,同时电机控制精度高,可实现实验室内对跟踪系统最大角速度、最大角加速度的高精度测试。     

检测光电跟踪测量设备的激光模拟空间目标

为了在室内检测光电跟踪测量设备的跟踪性能和测量精度，提出了用激光光束模拟空间。与传统的光学旋转靶标相比具有结构简单、控制灵活、动态范围大，适应性强的优点；不仅可以完成静态指向精度检测，也可以实现动态性能检测，可以替代传统的光学靶标，实现对短焦距电视系统的性能指标检测。     

基于凯恩方程的机械臂固定时间滑模控制

针对存在未建模动态和随机干扰等因素影响下的机械臂轨迹跟踪控制问题,提出了一种新型非奇异固定时间滑模控制策略.首先,利用凯恩方程和虚功原理,推导了n自由度机械臂的动力学方程;然后,由固定时间稳定理论设计了新型固定时间滑模面,结合6R机械臂的凯恩动力学模型,针对机械臂的模型参数不确定性和外界干扰,设计了非奇异固定时间滑模控制器,并基于Lyapunov理论证明了系统的稳定性;最后的数值仿真表明,所设计的控制器能保证系统状态的收敛不依赖于初始条件,并具有更快的收敛速率和更短的收敛时间以及良好的鲁棒性.     

非结构环境下机械臂各关节自动控制系统设计

为了使机械臂给工业企业带来更多利益,以智能化、低成本、小质量和高安全性能为目的,设计非结构环境下机械臂各关节自动控制系统。依据系统性能设计标准,为机械臂的肩膀、手肘和手腕处分别分配2DOF的自由度,给出机械臂D-H参数,并为各关节设计合适的电机来实现机械臂运动。在系统的FPGA中写入控制算法,使用主控芯片对不同关节处FPGA的控制算法进行融合,确定机械臂运动方案并下达控制指令,通过构造2.5D环境地图感知非结构环境,完善控制指令。从实验结果中可以看出所设计系统的关节轨迹优化能力强。     

基于光电跟踪系统的联合Kalman滤波器算法研究

传统光电跟踪系统中,采用单传感器方式进行目标跟踪存在跟踪不稳定及传感器切换时跟踪精度大幅度下降等问题.利用融合光电跟踪系统多个传感器信息可以提高系统性能的特点,研究了采用联合Kalman滤波器的融合算法.首先对各传感器获取的目标轨迹数据进行局部滤波,然后由全局滤波器对各局部滤波器的目标轨迹估计进行融合处理,得到目标状态估计的更新.实验仿真结果表明,该融合算法实现了目标的稳定跟踪,其跟踪精度高于传统单传感器跟踪模式,并且有效地解决了传感器失效造成的跟踪精度严重下降问题.     

反作用轮实现微纳卫星光电跟踪物理仿真

为了验证以反作用轮为执行机构实现姿态机动,完成微纳卫星对运动目标跟踪的可行性,设计了基于单轴气浮台的微纳卫星光电跟踪物理仿真系统。首先,为提高物理仿真系统的性能,分别对反作用轮和气浮台的干扰力矩进行分析;其次,针对反作用轮存在的干扰力矩和加、减速时间常数不对称的问题,设计了增益调度和力矩补偿相结合的反作用轮控制策略;再其次,采用双闭环-速度前馈的控制结构,完成了微纳卫星光电跟踪物理仿真系统的控制系统的设计;最后,为了验证仿真系统的跟踪性能,对作正弦运动的一维靶标进行跟踪。实验表明:对于跟踪最大速度为9（）/s、最大角加速度为4.5（）/s2的正弦运动靶标,物理仿真平台的跟踪精度达到0.4,从而说明以反作用轮为执行机构实现姿态机动,微纳卫星可以实现对运动目标的跟踪。     

两连杆机械臂系统的跟踪控制

机械臂系统是近十几年来出现的一种工业技术设备,由于多连杆机械臂系统的非线性特性以及强耦合性,使得多连杆机械臂系统的稳定控制一直是一个难点;现有的机械臂控制系统大多跟踪误差较大,而且易受外界扰动的干扰,所以用传统的PID或者简单反馈控制实际效果很难让人满意.文章选取两连杆机械臂系统作为对象,通过反馈线性化处理以及状态反馈的参数选取,并通过Matlab对系统的跟踪控制效果进行仿真.文章所采取的控制器设计方法的创新点在于不仅保证闭环系统稳定,所有状态有界,跟踪误差最终有界,并且当系统具有不确定性和外界干扰时具有比较强的鲁棒性,同时对实践也具有较强的指导意义.     

基于Canny检测算法实现的目标跟踪

为了设计一种实时高效、稳定可靠的图像目标跟踪系统平台,避免因图像边缘提取效果差而引起跟踪失败,采用自适应Canny边缘检测算法。该自适应算法能够很好的确定平滑参数以及高、低两个阈值,更好的获得图像边缘图。经Canny算法处理图像目标后,获得目标的单像素边缘图,根据边缘图计算得到目标质心。利用最小二乘法拟合出目标的运动轨迹,同时可根据时间间隔预测出目标质心的下一位置,控制伺服机构,实现目标跟踪。实验表明,采用Canny算法的目标跟踪系统,能够满足实时跟踪的需要。     

基于扩展贝塞尔拟合模型的连续波穿墙雷达目标定位算法

本文提出了一种基于改进Hough变换频率拟合技术的目标定位算法,通过动态调整两个形状参数构造扩展贝塞尔频率拟合模型,利用拟合的曲线解调回波信号完成对多个目标分量的分离,并结合多普勒处理方法合成目标运动轨迹,实现对目标的实时定位。针对拟合模型构建过程中关于多维参数搜索运算大的问题,依据两个参数之间相对独立的特性,采用线性搜索来代替传统的多维搜索,大大降低运算复杂度,优化目标探测的实时性。仿真和实验结果表明,在多人体目标的跟踪定位场景下,该算法有效地抑制了频率模糊,进一步提高了目标运动轨迹复杂多变时的适用性,在多目标定位、跟踪的应用中具有优越性。      

基于混合优化的车载三轴光电跟踪策略

由于存在一个冗余横倾轴,三轴光电跟踪系统能够解决两轴光电跟踪系统的跟踪盲区问题,实现针对目标的全空间跟踪。针对车载三轴光电跟踪系统,在分析系统运动学特性的基础上,建立了系统的运动学模型,并提出一种基于混合优化算法的车载三轴联动全空间光电跟踪策略。通过对系统运动学模型的研究,分析三轴转动角度之间的关系,从而将三轴转角增量组合的三变量优化问题简化为求解单变量最优问题,然后应用混合优化算法得到最优的三轴角增量组合。仿真和实验结果证明,所设计的三轴跟踪策略可以得到更小的三轴转动角增量组合,能够实现车载三轴光电跟踪系统的三轴联动全空间连续跟踪运动,提高了系统的跟踪性能,具有良好的实际应用价值。     

浅析舰载光电跟踪技术

舰载光电跟踪技术是利用光电跟踪设备对跟踪、瞄准、捕获可疑目标,综合了多种先进的光学技术、图形处理技术、信号处理技术,在现代海上测量工作以及海上战争中具有重要的应用价值,为舰载光电对抗系统奠定良好的基础.本文从舰载光电跟踪设备组成及其关键技术方面对舰载光电跟踪技术进行了简单介绍,并探讨了舰载光电跟踪设备抗冲击分析法.     

太阳光谱辐照度仪自动跟踪装置的设计与测试

为了实现太阳光谱辐照度的高精度观测,提出了视日运动轨迹和光电跟踪相结合的太阳自动跟踪方案,详细论述了视日运动跟踪计算原理和基于四象限探测器的跟踪装置设计。为检测该装置的跟踪精度,设计了基于线阵CCD探测器的跟踪精度检测系统,并开展了室外观测实验。测试结果表明,太阳跟踪精度为±0.030°,稳定性优于1.4%,所设计的太阳跟踪装置在跟踪精度和稳定上均能够满足太阳光谱辐照度观测的高精度跟踪要求。     

Physical simulation of trajectory tracking for tracking performance evaluation of photoelectric turntable

Focus on the tracking target for detection indoor, the angle peak characteristics are analyzed based on uniform circular motion and the void-zone is proposed. The sine angular trajectory is used to transform the actual target into the infield, which improves the value adaptability of the peak angular acceleration to velocity and accommodates the mobility condition of photoelectric turntable. Fight trajectory is generated by a tri-axial optical target and the tracking experiment is carried out by theodolite to realize the physical simulation of trajectory, which provides powerful conditions for evaluating the tracking performance of photoelectric turntable under the mobility index.     

基于多特征融合的行人检测跟踪统计方法

为了避免传统方法行人过线统计的不足,提高视频中人数统计的适用性和有效性,提出了一种基于多特征融合的行人检测跟踪统计方法。首先,采用垂直拍摄的方式获取视频,利用Mean-Shift分割算法分割图像,根据发色信息和头部轮廓特征识别出人头目标区域;其次使用融合多特征的匹配算法对人头进行匹配跟踪;最后通过运动目标轨迹分析估算出监控区域内的人数。实验结果表明提出的算法在保证准确率的前提下,扩大了人数统计的适用性。     

基于CPCIE的并行光电跟踪控制系统

光电跟踪系统作为外场中重要的目标观测与实时定位设备,有着不可忽视的作用。然而,随着目标机动性能的增加,对目标的实时响应就成了制约跟踪系统性能的关键。因此,采用更高性能的处理器和并行处理等手段来提高系统带宽、获得更好的实时性不失为一种好的方法。文章以PCIE总线为架构,以FPGA为协处理器实现数据的共享和分流,用两片DSP作为主要运算单元,搭建一个双路并行伺服控制系统,分别用来控制光电跟踪系统垂直轴和水平轴的两台伺服电机,替代以往的PCI总线架构和单片DSP同时控制垂直轴和水平轴电机的控制系统。采用上述结构不但大大提升了系统总线带宽,提高系统响应,还能克服单片DSP资源不足问题,更好地协调垂直轴和水平轴之间的相互配合。     

不完全量测下基于后验置信度残差检测的光电跟踪滤波器设计

 不完全量测下残差检测算法的设计是光电跟踪滤波器设计的关键,算法的正确检测概率直接影响到跟踪滤波器的估计性能.为了进一步提升传统残差检测算法的正确检测概率,提出了一种基于后验置信度的残差检测算法.其主要思想是在传统残差检测算法的基础上首先增加一个检测门限,对处于两个门限之间的残差,利用模糊隶属度函数方法进行模糊化,得到残差的似然概率,进而结合跟踪系统的先验探测信息,计算出探测数据的后验置信度,并根据计算结果对跟踪系统的数据探测情况进行判定.进一步,基于后验置信度残差检测算法,在不完全量测下设计了基于无偏转换量测的光电跟踪滤波器,并给出了跟踪系统统计意义下的Cramer-Rao下界(CRLB).Monte-Carlo仿真表明:基于后验置信度残差检测的光电跟踪滤波器,与基于传统残差检测的光电跟踪滤波器相比,估计性能有了进一步提升,特别是当跟踪系统探测概率较低时,估计性能提升更加显著,并且估计误差均方差(RMSE)已逼近跟踪系统统计意义下的CRLB.     

红外相机扫描镜轨迹跟踪的迭代学习控制方法

为提高星载广域红外相机的观测效率与凝视成像质量,扫描镜需要在几十毫秒的时间内完成角度切换,实现角秒级的轨迹跟踪控制。在闭环带宽有限的情况下,性能指标难以通过基于经典控制理论的算法实现。针对枢轴支撑的扫描镜机构,提出了一种基于迭代学习的高阶系统轨迹跟踪控制方法,推导了迭代学习律,并通过预测型算法对学习律进行了优化,避免了误差高阶导数的计算。然后通过频域分析说明了算法收敛性,选取了关键参数。通过仿真与原理样机实测验证了其应用效果。测试结果表明,算法在闭环带宽低于2 Hz的情况下,无需辨识被控对象的高阶特性,即可实现扫描镜对角加加速度超过106 （°）/s3轨迹的高精度跟踪控制,跟踪误差优于±1.5",满足相机应用要求。