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1、雙軸光電跟蹤轉(zhuǎn)臺(tái)的完全跟蹤控制研究程宇龍2016年1月中圖分類號(hào)：TP273UDC分類號(hào)：621.3雙軸光電跟蹤轉(zhuǎn)臺(tái)的完全跟蹤控制研究作者姓名程宇龍學(xué)院名稱自動(dòng)化學(xué)院指導(dǎo)教師甘明剛副教授答辯委員會(huì)主席鄭萬(wàn)煦研究員申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別工學(xué)碩士學(xué)科專業(yè)控制科學(xué)與工程學(xué)位授予單位北京理工大學(xué)論文答辯日期2016年1月Researchonperfecttrackingcontrolofdual-axisopto-electronictrackingturntableCandidateName:YulongChengSchoolorDepartment:Automati
2、onFacultyMentor:MinggangGanChair,ThesisCommittee:WanxuZhengDegreeApplied:MasterofEngineeringMajor:ControlScienceandEngineeringDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence：January，2016研究成果聲明本人鄭重聲明：所提交的學(xué)位論文是我本人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作獲得的研究成果。盡我所知，文中除特別標(biāo)注和致謝的地方外，學(xué)位論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫
3、過的研究成果，也不包含為獲得北京理工大學(xué)或其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書所使用過的材料。與我一同工作的合作者對(duì)此研究工作所做的任何貢獻(xiàn)均已在學(xué)位論文中作了明確的說明并表示了謝意。特此申明。簽名：日期：摘要雙軸光電跟蹤轉(zhuǎn)臺(tái)是集光、機(jī)、電與計(jì)算機(jī)應(yīng)用于一體的復(fù)雜系統(tǒng)，在軍事領(lǐng)域和民用領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。本文針對(duì)雙軸光電跟蹤轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)在野外快速移動(dòng)條件下跟蹤精度不夠、系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力不足的問題，對(duì)完全跟蹤控制策略以及目標(biāo)檢測(cè)跟蹤算法展開了研究，從控制算法和目標(biāo)檢測(cè)跟蹤算法兩方面做出改進(jìn)，提高系統(tǒng)的跟蹤精度，保證系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。首先，針對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)
4、的跟蹤精度不足、動(dòng)態(tài)性較差的問題，進(jìn)行了完全跟蹤控制的研究。并且針對(duì)完全跟蹤控制只適用于低階線性對(duì)象的缺點(diǎn)，提出一種基于控制量細(xì)分的完全跟蹤控制算法，該算法不受系統(tǒng)模型階數(shù)限制，并在一定程度上提高了穩(wěn)定跟蹤精度，同時(shí)保證了系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能。其次，為了提取目標(biāo)位置，為跟蹤轉(zhuǎn)臺(tái)提供精確的指令信號(hào)，進(jìn)行了目標(biāo)檢測(cè)跟蹤算法的研究，并針對(duì)光電跟蹤轉(zhuǎn)臺(tái)在野外條件下進(jìn)行跟蹤時(shí)，由于存在光照條件變化、相似背景物體等干擾因素而導(dǎo)致跟蹤精度較差的問題，設(shè)計(jì)了基于多種特征融合的分層粒子濾波算法。該算法在粒子濾波的基礎(chǔ)上，通過層次化地利用目標(biāo)的角點(diǎn)、顏色和邊緣特征來確定粒子的
5、權(quán)值，最終確定目標(biāo)的位置，很好地提高了跟蹤精度，且算法具有很好的魯棒性。最后，設(shè)計(jì)了模擬室外實(shí)際跟蹤的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，另外構(gòu)建了一套基于RTW和xPCTarget的半實(shí)物仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，一方面為本文提供了實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，另一方面也為今后的理論研究和工程應(yīng)用打下了基礎(chǔ)。通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了本文提出算法的良好的跟蹤性能和魯棒性。關(guān)鍵詞：雙軸轉(zhuǎn)臺(tái)；完全跟蹤控制；粒子濾波；半實(shí)物仿真IAbstractThedual-axisopto-electronictrackingturntableisacomplexsystemcombiningoptics,machinery,elect
6、ronicsandcomputerapplication.Itiswidelyappliedinmilitaryandcivilfields.Thispaperisfocusedontheproblemsofitslowtrackingprecisionandpoordynamicperformancewhenitmovesfastinthewild.Accordingtothat,theresearchofperfecttrackingcontrolaswellasobjectdetectionandtrackingalgorithmiscarrie
7、douttoimprovethetrackingprecisionandguaranteethedynamicperformanceofthesystem,whichisofgreatpracticalsignificance.Firstly,consideringtheproblemsoflowtrackingprecisionandlackofdynamicsperformance,theresearchonperfecttrackingcontroliscarriedout.Andbasedoncontrolledquantitydivision
8、,aperfecttrackingcontrolalgorithmwhichisnotlimi
