[发明专利]一种激光雷达扫描机构的自适应积分滑模控制方法及系统

说明书

本发明公开了一种激光雷达扫描机构的自适应积分滑模控制方法及系统，激光雷达扫描机构包括基座Bsubgt;0/subgt;、方位旋转关节Bsubgt;1/subgt;和俯仰旋转关节Bsubgt;2/subgt;，基座Bsubgt;0/subgt;、方位旋转关节Bsubgt;1/subgt;和俯仰旋转关节Bsubgt;2/subgt;依次转动连接，该方法包括：利用DH建模方法，以基座Bsubgt;0/subgt;、方位旋转关节Bsubgt;1/subgt;和俯仰旋转关节Bsubgt;2/subgt;作为关节点，分别建立关节坐标系；根据所建立的关节坐标系以及激光雷达扫描机构动力参数，建立所述激光雷达扫描机构的力矩‑关节角动力学方程；建立滑模角度控制器以对关节角实际角度进行调节，得到电机施加于激光雷达扫描机构的力矩。本发明通过采用积分滑模控制，消除了到达阶段的颤振和噪声敏感问题，消除了激光雷达扫描机构系统动力学的不确定性，提高了系统的鲁棒性。

技术领域

本发明涉及大气污染排放检测技术领域，特别涉及一种激光雷达扫描机构的自适应积分滑模控制方法及系统。

背景技术

当前，我国大气环境形势严峻，污染物排放总量大，以细颗粒物为特征污染物的区域性大气环境问题日益突出。频繁发生的灰霾等区域性大气污染问题，与机动车、工程车辆、船舶等城市移动污染源尾气的不达标排放密切相关。移动源污染已经成为我国大气污染问题中最突出、最急迫的问题之一。

在船舶等非道路移动污染源的排放监测方面，由于无法安装光学反射装置，必须采用被动式扫描观测系统，即大气测污激光雷达，其通过向大气中发射特定波长的激光，采集并分析与大气介质发生物理作用后的散射光谱，来获取大气成分的浓度信息。

但是，这种监测分析方法存在的缺陷在于：一是，测量光程距离长、监测区域面积小，导致观测目标的自定位非常困难；二是，在观测系统的随动过程中，微小振动就会带来极大的检测误差，抗干扰能力较差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种激光雷达扫描机构的自适应滑模控制方法及系统，以提高对外部干扰的自适应能力。

为实现以上目的，本发明采用一种激光雷达扫描机构的自适应滑模控制方法，激光雷达扫描机构包括基座B₀、方位旋转关节B₁和俯仰旋转关节B₂，基座B₀、方位旋转关节B₁和俯仰旋转关节B₂依次转动连接，该方法包括：

利用DH建模方法，以基座B₀、方位旋转关节B₁和俯仰旋转关节B₂作为关节点，分别建立关节坐标系；

根据所建立的关节坐标系以及所述激光雷达扫描机构动力参数，建立所述激光雷达扫描机构的力矩-关节角动力学方程；

建立滑模角度控制器以对所述关节角实际角度进行调节，得到电机施加于所述激光雷达扫描机构的力矩。

进一步地，所述根据所建立的关节坐标系以及所述激光雷达扫描机构动力参数，建立所述激光雷达扫描机构的力矩-关节角动力学方程，包括：

根据所述关节坐标系对应的DH参数，建立所述激光雷达扫描机构的正运动学方程；

根据所述激光雷达扫描机构的正运动学方程和所述激光雷达扫描机构动力参数，建立所述激光雷达扫描机构的力矩-关节角动力学方程。

进一步地，所述根据所述激光雷达扫描机构的正运动学方程和所述激光雷达扫描机构动力参数，建立所述激光雷达扫描机构的力矩-关节角动力学方程，包括：

基于所述激光雷达扫描机构的正运动学方程，利用Newton-Euler方法进行前行迭代和后向迭代，得到激光雷达扫描机构的力矩-关节角动力学模型；