双轴光电跟踪转台的完全跟踪控制研究

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1、双轴光电跟踪转台的完全跟踪控制研究程宇龙2016年1月中图分类号：TP273UDC分类号：621.3双轴光电跟踪转台的完全跟踪控制研究作者姓名程宇龙学院名称自动化学院指导教师甘明刚副教授答辩委员会主席郑万煦研究员申请学位级别工学硕士学科专业控制科学与工程学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2016年1月Researchonperfecttrackingcontrolofdual-axisopto-electronictrackingturntableCandidateName:YulongChengSchoolorDepartment:Automati

2、onFacultyMentor:MinggangGanChair,ThesisCommittee:WanxuZhengDegreeApplied:MasterofEngineeringMajor:ControlScienceandEngineeringDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence：January，2016研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写

3、过的研究成果，也不包含为获得北京理工大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：日期：摘要双轴光电跟踪转台是集光、机、电与计算机应用于一体的复杂系统，在军事领域和民用领域都有着广泛的应用。本文针对双轴光电跟踪转台系统在野外快速移动条件下跟踪精度不够、系统动态响应能力不足的问题，对完全跟踪控制策略以及目标检测跟踪算法展开了研究，从控制算法和目标检测跟踪算法两方面做出改进，提高系统的跟踪精度，保证系统的动态响应性能，具有重要的现实意义。首先，针对转台

4、的跟踪精度不足、动态性较差的问题，进行了完全跟踪控制的研究。并且针对完全跟踪控制只适用于低阶线性对象的缺点，提出一种基于控制量细分的完全跟踪控制算法，该算法不受系统模型阶数限制，并在一定程度上提高了稳定跟踪精度，同时保证了系统动态响应性能。其次，为了提取目标位置，为跟踪转台提供精确的指令信号，进行了目标检测跟踪算法的研究，并针对光电跟踪转台在野外条件下进行跟踪时，由于存在光照条件变化、相似背景物体等干扰因素而导致跟踪精度较差的问题，设计了基于多种特征融合的分层粒子滤波算法。该算法在粒子滤波的基础上，通过层次化地利用目标的角点、颜色和边缘特征来确定粒子的

5、权值，最终确定目标的位置，很好地提高了跟踪精度，且算法具有很好的鲁棒性。最后，设计了模拟室外实际跟踪的实验环境，另外构建了一套基于RTW和xPCTarget的半实物仿真实验系统，一方面为本文提供了实验平台，另一方面也为今后的理论研究和工程应用打下了基础。通过实验验证了本文提出算法的良好的跟踪性能和鲁棒性。关键词：双轴转台；完全跟踪控制；粒子滤波；半实物仿真IAbstractThedual-axisopto-electronictrackingturntableisacomplexsystemcombiningoptics,machinery,elect

6、ronicsandcomputerapplication.Itiswidelyappliedinmilitaryandcivilfields.Thispaperisfocusedontheproblemsofitslowtrackingprecisionandpoordynamicperformancewhenitmovesfastinthewild.Accordingtothat,theresearchofperfecttrackingcontrolaswellasobjectdetectionandtrackingalgorithmiscarrie

7、douttoimprovethetrackingprecisionandguaranteethedynamicperformanceofthesystem,whichisofgreatpracticalsignificance.Firstly,consideringtheproblemsoflowtrackingprecisionandlackofdynamicsperformance,theresearchonperfecttrackingcontroliscarriedout.Andbasedoncontrolledquantitydivision

8、,aperfecttrackingcontrolalgorithmwhichisnotlimi