基于单片机的太阳能电池自动跟踪系统的设计

本系统以单片机为核心,构建了由光电二极管检测和比较,方位角和高度角双轴机械跟踪定位系统组成的自动控制装置,设计出一套自动使太阳能电池板保持与太阳光垂直的自动跟踪系统.在晴天检测时能自动跟踪太阳并实时回存正确数据,消除因季节变化而产生的积累误差,在阴天时能自动引用晴天时的位置,控制精度高,具有广泛的应用潜力.实现了追踪太阳的效果,达到提高发电效率的目的.     

基于单片机的太阳能电池自动跟踪系统的设计

本系统以单片机为核心,构建了由光电二极管检测和比较,方位角和高度角双轴机械跟踪定位系统组成的自动控制装置,设计出一套自动使太阳能电池板保持与太阳光垂直的自动跟踪系统。在晴天检测时能自动跟踪太阳并实时回存正确数据,消除因季节变化而产生的积累误差,在阴天时能自动引用晴天时的位置,控制精度高,具有广泛的应用潜力。实现了追踪太阳的效果,达到提高发电效率的目的。     

基于光电跟踪系统的系列实验开发

介绍了＂光电跟踪系统＂实验装置,针对自动化专业目前实验课程的现状和问题以及该实验装置已有模块的不足开发了光电跟踪系统的图像处理、光电跟踪系统的目标跟踪、光电跟踪系统的PID控制系统设计、基于神经网络的光电跟踪控制系统设计、基于模糊控制的光电跟踪控制系统设计等五项实验内容。该系列实验可以作为自动化专业模式识别、智能控制等课程的配套实验课,其开放的实验内容提高了学生的创造性思维和工程实践能力,得到了良好的教学效果。     

基于单片机的混合式太阳能跟踪控制器

针对光伏发电效率低、成本高的现状,分析光电转换效率低下的产生原因,研究了一种四点式双轴光电跟踪与数据库跟踪混合的太阳能跟踪控制器。本系统以单片机STC15F2K16S2为控制核心,设计了整套自动跟踪装置。确保正常太阳光下采用光电跟踪,光线弱时采用数据库跟踪模式,实现实时精确跟踪、数据库数据更新,并解决天气不利影响因素,大大提高了发电效率。本系统低成本、高精度、跟踪效果好、结构简单易操作,适用于各种光伏发电系统。     

太阳阵列天线伺服跟踪系统设计

高精度、全天候、高可靠性是太阳跟踪的典型要求.本文提出了在太阳跟踪过程中同时使用闭环跟踪与开环跟踪相结合的跟踪方法.该方法既克服了光电跟踪容易受天气条件影响的缺点,也解决了视日跟踪产生累积误差的问题.同时提出了伺服跟踪系统的设计方案.     

重复控制在光电跟踪伺服系统中的应用

在光电跟踪系统中,伺服系统的跟踪精度决定了其捕获跟踪能力。随着光电跟踪伺服系统对跟踪精度的要求逐步提高,将重复控制技术引入到伺服系统中。重复控制不仅能够实现高精度跟踪、改善系统性能,而且可以跟踪周期性信号。设计了优化插入式重复控制器,并对等效正弦信号进行跟踪。与常用高精度控制方法进行仿真比较,其结果表明,重复控制系统的跟踪误差明显减小,其跟踪精度得到明显提高。     

光电跟踪伺服系统二次跟踪控制

为提高光电跟踪伺服系统的跟踪精度,对输入信号未知条件下系统跟踪问题进行了研究。在单位负反馈系统基础上提出二次跟踪控制方法,并对系统频域特性进行了研究。结合光电跟踪伺服系统的特点,在跟踪探测器输出延迟条件下进行了控制律设计。仿真结果表明二次跟踪控制大幅提高了伺服系统对机动目标的稳态跟踪精度,比PI控制提高39倍,比PI+速度滞后补偿控制提高9倍,测试结果表明在40 m s延迟作用下,目标做50°/s,30°/s2等效正弦运动时稳态跟踪精度达到1′。     

光电跟踪平台脱靶量滞后补偿方法

针对光电跟踪平台在跟踪目标时存在脱靶量滞后的问题,设计了一种基于非线性跟踪微分器和机动目标"当前"统计模型的滞后补偿方法。根据光电跟踪平台中目标脱靶量的产生机理,将脱靶量滞后等效为纯延迟环节和采样保持环节的串联,利用非线性跟踪微分器得到滞后脱靶量的跟踪信号及其微分信号。在此基础上,采取直接预测补偿法处理延迟环节,从而估计出不含延迟的脱靶量信号,并利用滞后脱靶量和跟踪信号的间距自适应调整非线性跟踪微分器的参数。根据机动目标的"当前"统计模型建立离散状态方程,采用修正的瑞利分布描述目标加速度的"当前"概率密度,从而估计在采样保持阶段的目标脱靶量,实现对采样保持环节的补偿。实验结果表明:所提方法将单位阶跃响应的超调量由基于自适应最小均方差补偿方法及基于卡尔曼滤波补偿方法的19.4%和13.7%降低至2.5%;所提方法能有效补偿延迟环节和采样保持环节,提高光电跟踪平台的目标跟踪精度。     

光电经纬仪对机动目标跟踪算法的研究

被动式跟踪基本上都是假定目标作匀速或匀加速直线运动,跟踪问题较为简单,一旦目标发生机动,传统的跟踪方法就无法对机动目标进行稳定的跟踪。本文采用目标的位置、速度、加速度作为状态变量,基于“当前”统计模型对机动目标进行建模,并结合Kalman算法进行滤波,仿真表明了该算法在光电经纬仪中的适用性。     

外置式激光跟踪测距系统球形跟踪伺服装置的误差分析

提出一种新的外置式激光跟踪测距系统。该系统根据激光跟踪测量系统的原理和动态响应要求，采用球形跟踪伺服装置的设计思想，设计了两维旋转跟踪伺服装置，并进行了误差分析研究。结果表明，该装置具有结构简单、跟踪精度高、动态性能好的特点，且具有良好的实用价值。     

一种快速三轴全方位光电跟踪策略

为了消除两轴光电跟踪系统的跟踪盲区,提出了一种存在冗余自由度的三轴光电跟踪系统.先运用四元数方法,建立三轴光电跟踪系统的运动学模型,然后在此基础上,应用极小范数最小二乘算法,设计出一种快速三轴全方位的光电跟踪策略.该跟踪策略针对方程系数求取Moore-Pen-rose广义逆矩阵,通过对三轴光电跟踪系统的运动方程进行三角变换,得到了三轴角增量组合的极小范数最小二乘解.仿真和实验结果表明,该跟踪策略不需要复杂的寻优过程,即可真正实现三轴联动全方位连续跟踪运动,与其他跟踪策略相比,该跟踪策略在跟踪运动过程中所需的各轴转动角度更小,因此跟踪性能更加优越.     

基于曲率跟踪方法的轴上拖挂轮式移动机器人的运动控制设计

目的 针对轴上拖挂轮式移动机器人中的挂车对目标轨迹精确跟踪控制问题,提出了一种能够跟踪挂车理想运动轨迹曲线相对曲率的双环控制方法。方法 首先通过梳理轴上拖挂轮式移动机器人受到的非完整约束建立出运动学模型,并通过欧拉-拉格朗日方程建立其动力学模型;然后利用运动学方程推导出挂车的理想运动轨迹曲线的相对曲率和拖车与挂车理想偏航角之差之间满足的重要函数关系式;最后基于该核心关系式,利用姿态误差系统的外环速度控制器和动力学模型的内环比例积分反馈控制器组成的双环控制方法来实现给定的跟踪任务。结果 仿真结果表明,对于外环系统,外环速度控制器使得姿态跟踪误差在经过一段时间的变化后全都趋近于零,实际的姿态变量最终稳定地趋近于目标姿态变量;对于内环系统,内环比例积分反馈控制器使得速度跟踪误差经过短暂的调整后趋近于零,实际速度值最终稳定地趋近于参考的速度值。结论 设计的双环控制器可以有效地实现姿态跟踪和速度跟踪,能够使挂车精确地跟踪理想运动轨迹曲线,由于在姿态跟踪过程中引入了挂车运动轨迹曲线的相对曲率,该方法可以极大地提高轨迹跟踪的精确度。     

满足滞留度指标的图像波门预测技术研究

将衡量目标图像跟踪好坏的滞留度指标转换成预测误差稳态方差指标,利用满意估计思想估计增益,对图像波门中心进行预测,使得稳态预测误差方差满足给定误差方差指标、预测误差系统的极点配置到给定的圆内,确保目标图像跟踪过程中,目标穿越波门的滞留度满足预定要求,并保证预测过程具有满意动态特性。利用线性矩阵不等式（LMI）方法,将满意估计增益的求解问题转化成LMI组的可行解问题,后者可借助M atlab－LMI工具箱有效求解。     

基于机器人操作系统的机器人自主追踪系统设计

为了解决移动机器人在机器人操作系统(robot operating system, ROS)中的人脸追踪问题,提出一种基于Siamese目标跟踪算法开发的追踪系统。首先,开发了追踪系统的硬件平台;其次,开发了Siamese跟踪算法,实现了对人脸目标的实时跟踪;最后,实现了导航系统与视觉系统的开发及融合,并通过实时记录的追踪数据与追踪曲线,分析了该系统的追踪性能。实验结果表明:该系统能够在ROS系统下实现对人脸目标的实时跟踪。     

基于概率修正的机场场面运动航空器跟踪算法

基于光电设备的航空器识别跟踪是机场场面监视的重要手段。针对机场场面全景视频监视中运动航空器跟踪算法存在的计算效率低、目标丢失等缺点,提出了基于概率修正的场面运动航空器跟踪算法。首先,预先估计出运动航空器目标概率图,降低在搜索区域内搜索目标时的计算量。通过引入干扰项抑制后,降低对真实目标的干扰。其次,在当前搜索区域内滑动窗口依次计算候选窗口是航空器目标的得分,选取得分最高的候选窗口作为新的航空器目标位置。再次,根据航空器目标位置更新概率图。最后,在多个场面监控视频图像序列上进行测试,对比分析了算法对目标周围出现的相似的区域有较好的抵抗力,在跟踪所得目标区域与真实目标区域的重叠面积率方面具有显著优势,验证了算法能够在目标尺度变化较大的情况下较好的实现对运动航空器的连续准确跟踪,能够满足对场面运动航空器跟踪的有效性和稳定性要求。     

一种用于反直升机智能雷的目标跟踪方法

对于静止观测来说，由于测量器静止不动，得不到足够的目标信息，所以利用仅有角测量跟踪方法无法实现对空中目标的有效跟踪。该文针对直升机巡航时的运动特征，提出一种用于反直升机智能雷的目标跟踪方法。基于被动声测量得到的目标角度信息，建立了数学模型，用来求解目标运动方向和智能雷最佳指向。在给定一次距离信息时，该模型也可用来求解目标运动速度。仿真结果表明，当初始值较精确时，所求的结果非常接近真值，可有效地解决智能雷与直升机弹目交汇的命中问题。     

可变形Gabor小波特征模板跟踪方法

提出了一种利用可变形Gabor小波特征模板,跟踪存在较大视角变化目标的方法.利用Levenberg-Mar-qudit优化方法,从图像中提取出一组具有特定参数的Gabor小波,并求出其权重作为目标特征;在跟踪过程中利用同样的优化方法求出这组特征的仿射变换参数;从经过仿射变换后的图像中提取小波权重,将这个权重与初始权重的误差定义为能量函数.利用"贪心算法"修正小波的位置参数,使这个能量函数最小化,从而实现可变形模板跟踪.对直升机和飞机图像序列进行的跟踪实验证实:通过特征更新,在视角变化较大的情况下,该方法仍然可以稳定地跟踪目标.     

多传感器稳健融合跟踪算法

讨论了多传感器融合跟踪的稳健性算法．针对集中式多传感器的融合跟踪结构，采用统计方法和随机逼近方法分析了传感器最优权的选取原则，得出了传感器融合对公共测量噪声没有影响的结果．依据最优选取原则给出了两种自适应融合跟踪算法，算法能在线适应传感器性能的变化，并使融合方差最小．采用典型航路进行了算法仿真，结果验证了理论分析的合理性和工程应用有效性．