基于蟻群優(yōu)化的視覺板球系統(tǒng)的直接自適應(yīng)模糊滑?？刂?pdf

1、視覺板球系統(tǒng)是一個由攝像頭采集小球的位置信息反饋給控制器，由控制器控制平板的傾斜角度，從而實(shí)現(xiàn)小球跟蹤預(yù)定軌跡的欠驅(qū)動、強(qiáng)耦合非線性實(shí)驗(yàn)裝置。因而視覺板球系統(tǒng)的研究主要分為兩部分:圖像處理和運(yùn)動控制。通過圖像處理確定小球位置坐標(biāo)信息，通過運(yùn)動控制器控制平板傾斜角度的大小，從而實(shí)現(xiàn)小球的軌跡跟蹤控制。因此視覺板球系統(tǒng)可以同時驗(yàn)證圖像算法和控制算法的有效性。本文針對這兩部分做了如下工作:
　　首先，針對視覺板球系統(tǒng)中存在的光照干擾所引

2、起的提取小球位置信息不準(zhǔn)確這一問題，設(shè)計(jì)了基于輪廓跟蹤的隨機(jī)霍夫變換圓檢測算法，成功消除了因小球反光所導(dǎo)致的“孔洞”現(xiàn)象，并提高了隨機(jī)霍夫變換圓檢測的速度。此外，設(shè)計(jì)了基于模糊推理的直方圖均衡化算法改善圖像質(zhì)量，使圖像對光照強(qiáng)弱具有一定的自適應(yīng)性。
　　然后，對板球系統(tǒng)建立基于平板傾斜角度的控制模型，在簡化模型的基礎(chǔ)上分析了系統(tǒng)中存在的不確定性并對模型進(jìn)行了必要的修正。采用對系統(tǒng)不確定性具有魯棒性的滑?？刂茖ζ溥M(jìn)行控制。將直接自適

3、應(yīng)模糊控制算法與滑?？刂扑惴ㄏ嘟Y(jié)合，設(shè)計(jì)出直接自適應(yīng)模糊滑?？刂破?，用來減弱滑模控制中的“抖振”現(xiàn)象。綜合考慮控制量、軌跡跟蹤誤差和滑模面等因素，采用蟻群算法對滑模面和模糊自適應(yīng)律中的參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，設(shè)計(jì)了基于蟻群優(yōu)化的直接自適應(yīng)模糊滑模控制器。仿真實(shí)驗(yàn)表明:基于蟻群的優(yōu)化算法使控制系統(tǒng)的動態(tài)性能得到了有效的提高。
　　最后，對板球系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)進(jìn)行介紹，并將提出的圖像處理算法和控制算法應(yīng)用在視覺板球系統(tǒng)的實(shí)物控制中，實(shí)驗(yàn)表明:提出的