[發(fā)明專利]一種激光雷達(dá)掃描機(jī)構(gòu)的自適應(yīng)積分滑?？刂品椒跋到y(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910326969.0
• 申請(qǐng)日: 2019-04-23
• 公開（公告）號(hào): CN110007599B
• 公開（公告）日: 2023-08-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 康宇;楊鈺瀟;盧峻森;陳才;呂文君
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
• 主分類號(hào): G05B13/04
• 分類號(hào): G05B13/04;G01S17/88
• 代理公司: 合肥天明專利事務(wù)所(普通合伙) 34115
• 代理人: 金凱

本發(fā)明公開了一種激光雷達(dá)掃描機(jī)構(gòu)的自適應(yīng)積分滑模控制方法及系統(tǒng)，激光雷達(dá)掃描機(jī)構(gòu)包括基座Bsubgt;0/subgt;、方位旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)Bsubgt;1/subgt;和俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)Bsubgt;2/subgt;，基座Bsubgt;0/subgt;、方位旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)Bsubgt;1/subgt;和俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)Bsubgt;2/subgt;依次轉(zhuǎn)動(dòng)連接，該方法包括：利用DH建模方法，以基座Bsubgt;0/subgt;、方位旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)Bsubgt;1/subgt;和俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)Bsubgt;2/subgt;作為關(guān)節(jié)點(diǎn)，分別建立關(guān)節(jié)坐標(biāo)系；根據(jù)所建立的關(guān)節(jié)坐標(biāo)系以及激光雷達(dá)掃描機(jī)構(gòu)動(dòng)力參數(shù)，建立所述激光雷達(dá)掃描機(jī)構(gòu)的力矩?關(guān)節(jié)角動(dòng)力學(xué)方程；建立滑模角度控制器以對(duì)關(guān)節(jié)角實(shí)際角度進(jìn)行調(diào)節(jié)，得到電機(jī)施加于激光雷達(dá)掃描機(jī)構(gòu)的力矩。本發(fā)明通過采用積分滑?？刂疲说竭_(dá)階段的顫振和噪聲敏感問題，消除了激光雷達(dá)掃描機(jī)構(gòu)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的不確定性，提高了系統(tǒng)的魯棒性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及大氣污染排放檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種激光雷達(dá)掃描機(jī)構(gòu)的自適應(yīng)積分滑?？刂品椒跋到y(tǒng)。

背景技術(shù)

當(dāng)前，我國(guó)大氣環(huán)境形勢(shì)嚴(yán)峻，污染物排放總量大，以細(xì)顆粒物為特征污染物的區(qū)域性大氣環(huán)境問題日益突出。頻繁發(fā)生的灰霾等區(qū)域性大氣污染問題，與機(jī)動(dòng)車、工程車輛、船舶等城市移動(dòng)污染源尾氣的不達(dá)標(biāo)排放密切相關(guān)。移動(dòng)源污染已經(jīng)成為我國(guó)大氣污染問題中最突出、最急迫的問題之一。

在船舶等非道路移動(dòng)污染源的排放監(jiān)測(cè)方面，由于無(wú)法安裝光學(xué)反射裝置，必須采用被動(dòng)式掃描觀測(cè)系統(tǒng)，即大氣測(cè)污激光雷達(dá)，其通過向大氣中發(fā)射特定波長(zhǎng)的激光，采集并分析與大氣介質(zhì)發(fā)生物理作用后的散射光譜，來獲取大氣成分的濃度信息。

但是，這種監(jiān)測(cè)分析方法存在的缺陷在于：一是，測(cè)量光程距離長(zhǎng)、監(jiān)測(cè)區(qū)域面積小，導(dǎo)致觀測(cè)目標(biāo)的自定位非常困難；二是，在觀測(cè)系統(tǒng)的隨動(dòng)過程中，微小振動(dòng)就會(huì)帶來極大的檢測(cè)誤差，抗干擾能力較差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種激光雷達(dá)掃描機(jī)構(gòu)的自適應(yīng)滑?？刂品椒跋到y(tǒng)，以提高對(duì)外部干擾的自適應(yīng)能力。

為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采用一種激光雷達(dá)掃描機(jī)構(gòu)的自適應(yīng)滑模控制方法，激光雷達(dá)掃描機(jī)構(gòu)包括基座B₀、方位旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)B₁和俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)B₂，基座B₀、方位旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)B₁和俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)B₂依次轉(zhuǎn)動(dòng)連接，該方法包括：

利用DH建模方法，以基座B₀、方位旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)B₁和俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)B₂作為關(guān)節(jié)點(diǎn)，分別建立關(guān)節(jié)坐標(biāo)系；

根據(jù)所建立的關(guān)節(jié)坐標(biāo)系以及所述激光雷達(dá)掃描機(jī)構(gòu)動(dòng)力參數(shù)，建立所述激光雷達(dá)掃描機(jī)構(gòu)的力矩-關(guān)節(jié)角動(dòng)力學(xué)方程；

建立滑模角度控制器以對(duì)所述關(guān)節(jié)角實(shí)際角度進(jìn)行調(diào)節(jié)，得到電機(jī)施加于所述激光雷達(dá)掃描機(jī)構(gòu)的力矩。

進(jìn)一步地，所述根據(jù)所建立的關(guān)節(jié)坐標(biāo)系以及所述激光雷達(dá)掃描機(jī)構(gòu)動(dòng)力參數(shù)，建立所述激光雷達(dá)掃描機(jī)構(gòu)的力矩-關(guān)節(jié)角動(dòng)力學(xué)方程，包括：

根據(jù)所述關(guān)節(jié)坐標(biāo)系對(duì)應(yīng)的DH參數(shù)，建立所述激光雷達(dá)掃描機(jī)構(gòu)的正運(yùn)動(dòng)學(xué)方程；

根據(jù)所述激光雷達(dá)掃描機(jī)構(gòu)的正運(yùn)動(dòng)學(xué)方程和所述激光雷達(dá)掃描機(jī)構(gòu)動(dòng)力參數(shù)，建立所述激光雷達(dá)掃描機(jī)構(gòu)的力矩-關(guān)節(jié)角動(dòng)力學(xué)方程。

進(jìn)一步地，所述根據(jù)所述激光雷達(dá)掃描機(jī)構(gòu)的正運(yùn)動(dòng)學(xué)方程和所述激光雷達(dá)掃描機(jī)構(gòu)動(dòng)力參數(shù)，建立所述激光雷達(dá)掃描機(jī)構(gòu)的力矩-關(guān)節(jié)角動(dòng)力學(xué)方程，包括：

基于所述激光雷達(dá)掃描機(jī)構(gòu)的正運(yùn)動(dòng)學(xué)方程，利用Newton-Euler方法進(jìn)行前行迭代和后向迭代，得到激光雷達(dá)掃描機(jī)構(gòu)的力矩-關(guān)節(jié)角動(dòng)力學(xué)模型；