基于視覺伺服的吊車防擺控制研究.pdf

1、視覺伺服技術(shù)是利用計(jì)算機(jī)視覺原理，對采集到的圖像信息進(jìn)行快速處理和特征提取，進(jìn)而提供反饋信息實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的閉環(huán)控制。視覺伺服系統(tǒng)是以視覺作為獲取外界信息的途徑，具有信息量大和智能化水平高等特點(diǎn)，目前在工業(yè)機(jī)器人、微操作機(jī)器人和空間飛行器對接系統(tǒng)等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。吊車作為一種搬運(yùn)工具，在工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著重要作用，如何消除貨物在吊運(yùn)過程中的擺動，進(jìn)而提高吊車的工作效率一直是控制領(lǐng)域研究的經(jīng)典問題。抑制擺動的基礎(chǔ)是實(shí)現(xiàn)重物擺角的有效測量，傳統(tǒng)

2、的擺角測量裝置安裝于吊車系統(tǒng)內(nèi)部，是一種接觸式的測量方法，具有機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜、獨(dú)立性差等缺點(diǎn)。本文將視覺伺服技術(shù)引入到吊車防擺控制中來，利用計(jì)算機(jī)視覺的方法實(shí)現(xiàn)重物擺角的無接觸式測量，并采用逆系統(tǒng)非線性控制策略實(shí)現(xiàn)吊車系統(tǒng)的定位防擺控制。本文首先介紹了擺角視覺測量系統(tǒng)的硬件組成，針對擺角的計(jì)算機(jī)視覺測量需求，本文提出了一套快速有效的圖像處理和特征提取方法，并對這種測量方法的可行性進(jìn)行了分析與實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明這種計(jì)算機(jī)視覺測量方法具有較高的分

3、辨率和較寬的測量范圍，能準(zhǔn)確地測量出鋼絲繩的擺角，并滿足控制的實(shí)時(shí)性要求，可以用于吊車系統(tǒng)的定位防擺控制中。根據(jù)吊車系統(tǒng)的物理模型，本文應(yīng)用分析力學(xué)的拉格朗日方程建立了吊車系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。從本質(zhì)上看，吊車是一個(gè)多變量、非線性、強(qiáng)耦合的欠驅(qū)動機(jī)械系統(tǒng)，它的控制輸入個(gè)數(shù)少于系統(tǒng)自由度個(gè)數(shù)，存在著模型復(fù)雜、難于控制等特點(diǎn)。為此本文應(yīng)用逆系統(tǒng)非線性控制方法對吊車系統(tǒng)進(jìn)行了解耦，進(jìn)而分別設(shè)計(jì)位置、繩長伺服控制器和擺動抑制器，提出了變繩長情況下吊車