基于視覺伺服的吊車防擺控制研究.pdf

1、視覺伺服技術是利用計算機視覺原理，對采集到的圖像信息進行快速處理和特征提取，進而提供反饋信息實現(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，目前在工業(yè)機器人、微操作機器人和空間飛行器對接系統(tǒng)等領域得到了廣泛應用。吊車作為一種搬運工具，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過程中的擺動，進而提高吊車的工作效率一直是控制領域研究的經(jīng)典問題。抑制擺動的基礎是實現(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，具有機械結構復雜、獨立性差等缺點。本文將視覺伺服技術引入到吊車防擺控制中來，利用計算機視覺的方法實現(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，針對擺角的計算機視覺測量需求，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行了分析與實驗。結果表明這種計算機視覺測量方法具有較高的分

3、辨率和較寬的測量范圍，能準確地測量出鋼絲繩的擺角，并滿足控制的實時性要求，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，本文應用分析力學的拉格朗日方程建立了吊車系統(tǒng)的數(shù)學模型。從本質上看，吊車是一個多變量、非線性、強耦合的欠驅動機械系統(tǒng)，它的控制輸入個數(shù)少于系統(tǒng)自由度個數(shù)，存在著模型復雜、難于控制等特點。為此本文應用逆系統(tǒng)非線性控制方法對吊車系統(tǒng)進行了解耦，進而分別設計位置、繩長伺服控制器和擺動抑制器，提出了變繩長情況下吊車