[发明专利]一种基于视觉跟踪的误差观测前馈控制方法

摘要

本发明公开了一种基于视觉跟踪的误差观测前馈控制方法，针对当前快反镜前馈存在的误差抑制带宽不足问题，提出一种能用于提升系统误差抑制带宽的方法，让系统能适应较高机动目标的跟踪。本方法的核心思想是改变估计位置的获取路径和前馈节点，利用CCD提供的视觉误差和位置控制器的直接输出融合得到一个观测位置，然后把该位置量通过前馈控制器，进而直接前馈到驱动输出量，以进一步抑制跟踪误差。由于此方法的外部输入数据为CCD传感器，因此本发明不受外部其他传感器的延时和噪声的影响。同时，正是由于该方法依靠视觉误差作为输入，从而该方法不仅针对目标跟踪有效，同时也对基于CCD的快反镜扰动抑制有效，使用范围较广。

主权项

一种基于视觉跟踪的误差观测前馈控制方法，其特征在于：其具体实施步骤如下：步骤(1)：在快反镜跟踪控制系统中安装电涡流位置传感器和CCD传感器，用以测量快反镜的偏转角位置量，电涡流传感器用以实现一个高带宽线性内环，为外环提供一个线性被控对象；步骤(2)：利用一个激光器产生一个点光源，通过快反镜使光源进入CCD系统，直接正弦驱动快反镜来测试获取CCD图像处理系统的延时参数T0；步骤(3)：通过频率响应测试仪对平台的电涡流位置频率对象特性进行测试，输入为控制器输出值，输出为电涡流采样值，高采样率可获得较高精度的电涡流对象模型G(s)，用于实现高带宽内环；步骤(4)：设计内环位置控制器Cp(s)实现高带宽位置反馈闭环，然后再测试位置内环闭环后的对象模型，输入为给定位置，输出为CCD量，此对象模型为外环被控对象模型，称为Gp(s)，然后可设计CCD环控制器C(s)，这样就实现了传统的双闭环控制；步骤(5)：通过频响仪测试传统双闭环控制的闭环特性，其闭环数学模型可看作为一个惯性环节1/(Tms+1)，拟合系统模型获取数学模型参数Tm；步骤(6)：添加误差观测前馈，首先把CCD所传回的跟踪误差量通过模型补偿器又因为此处内环带宽高，外环带宽低，在外环带宽有效范围内，可得Gm(s)＝1，也就是CCD误差量在此处可直接使用；然后把当前的内环给定进行延时T1后与CCD误差量相加，如此可得到当前目标位置估计量，其中T1≈T0；步骤(7)：根据CCD延时特性和双闭环特性Tm设计前馈控制器Q(s)的具体参数，然后把目标位置估计量直接作为前馈控制器的输入，计算得到真实前馈量，最后把该前馈量直接加在CCD环位置控制器C(s)的输出，此时的输出量则是作为内环的给定量输入，如此完成前馈操作，实现误差抑制。