双轴伺服转台在反射阳光入户应用中的研究

《双轴伺服转台在反射阳光入户应用中的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、分类号：TP273单位代码：10190研究生学号：201504002密级：公开硕士学位论文杜亮2018年6月双轴伺服转台在反射阳光入户应用中的研究ResearchonDual-axisTurntableinTheApplicationofReflectingSunlightintoHousehold硕士研究生：杜亮导师：李元春教授申请学位：工学硕士学科：控制科学与工程所在单位：电气与电子工程学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：长春工业大学长春工业大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的硕士学位论文《双轴伺服转台

2、在反射阳光入户应用中的研究》，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者签名：日期:2018年6月11日长春工业大学硕士学位论文版权使用授权书本学位论文作者及指导教师完全了解“长春工业大学研究生学位论文版权使用规定”，同意长春工业大学保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权

3、长春工业大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，也可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论文。保密的论文在解密后遵守此规定。作者签名：日期:2018年6月11日摘要摘要住宅小区由于建筑设计的原因，有一些用户住在背光面。背光侧的用户长时间不能得到阳光。这会导致房间的阴暗潮湿，不利于居民的身心健康。本篇论文设计的双轴转台伺服系统的目的是要经过双轴转台带动平面镜将阳光反射到用户窗户里。使得背光侧住户也能得到阳光。本篇论文主要研究双轴伺服转台控制系统。建立起转台的数学模型，同时考虑到摩擦与不确定性的影响。

4、伺服电机采用三闭环控制，即电流环转速环和位置环。电流环控制由伺服电机的驱动器提供并提供过流保护。转速环控制器是模糊PID，模糊规则在线实时整定PID控制器参数，使得转速快速稳定的跟随期望转速。位置环的反馈信息是通过摄像头采集现场视频数据并处理获得的，首先通过摄像头获得视频数据，从中得到图像数据，用已经训练好的胶囊神经网络作识别判断，完成从环境中找到窗户的任务，之后作图像处理得到太阳光斑的位置和窗户的位置信息，在位置环的设计中采用线性二次型最优控制的方法。采集到图像经过灰度变换，高通滤波，二值处理，边际检测之后，由霍夫变换形状

5、检测得到窗户的中心坐标，并且将此坐标作为位置跟踪的期望点，霍夫变换形状检测得到太阳光斑中心的坐标作为实际位置。通过卡尔曼数据融合确定位置的优化结果，将这一结果信息反馈给处理器。通过GPS获得定位信息，再由多项式拟合出太阳轨迹，之后通过摄像头测距计算出目标距离，构建太阳转台目标之间的空间关系。最后完成系统集成，实现控制目标，将太阳光线反射到楼宇背光侧居民家中。在双轴伺服转台工作过程中，系统检测运行数据，并且用支持向量机做故障检测。关键词：双轴伺服系统；模糊PID；线性二次型最优控制；胶囊神经网络卡尔曼滤波；SLAM；支持向量机

6、IAbstractAbstractDuetothedesignoftheResidentialbuilding,someresidentswholiveinthebacklightsidecan'tgetthesunlightforalongtime,itcancausedarkandhumidintheroom,anditisnotconducivetothephysicalandmentalhealthoftheresidents.Thepurposeofthispaperistoreflectthesunlightin

7、totheresidents'windowbythedual-axisservoturntabletodriveaplanemirrorinorderthatthebacklightsidecanalsogetthesunlight.Thispapermainlystudiesthecontrolsystemofdual-axisservoturntable.Themathematicalmodelofthedual-axisservoturntableissetup,andtheinfluenceoffrictionand

8、uncertaintyistakenintoaccount.Theservomotorusesthreeclosedloopcontrol,whichisthecurrentloopspeedloopandthepositionloop.Currentloopcontrolisprovid