[發明專利]非道路移動污染源監測激光雷達的動態混合跟蹤控制方法

在審

• 申請號: 201910864793.4
• 申請日: 2019-09-09
• 公開（公告）號: CN110543175A
• 公開（公告）日: 2019-12-06
• 發明（設計）人: 康宇;楊鈺瀟;盧峻森;陳才;呂文君
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02;G01S17/95;G01S17/66
• 代理公司: 11260 北京凱特來知識產權代理有限公司
• 代理人: 鄭立明;鄭哲<國際申請>=<國際公布>=

本發明公開了一種非道路移動污染源監測激光雷達的動態混合跟蹤控制方法，采用滑模控制和非線性PID控制算法分別跟蹤參考的角度，角速度，并且將滑?？刂扑惴ǖ妮敵鲎鳛榉蔷€性PID控制算法的輸入，構成外環和內環。該控制方法在處理系統模型的不確定性和系統的耦合效應時具有很強的魯棒性。其中，非線性PID算法考慮了角速度反饋，緩解了傳統PID積分飽和，調參困難的問題；滑?？刂苿t保證了對外部干擾的魯棒性。相比于傳統PID控制和位置?速度環級聯控制，本動態混合控制方法在瞬態誤差，穩態誤差和面對外部干擾的調節能力上均具有更好的性能，降低了控制成本，提高了控制效率。

技術領域

本發明涉及大氣污染排放檢測技術領域，尤其涉及一種非道路移動污染源監測激光雷達的動態混合跟蹤控制方法。

背景技術

當前我國大氣環境形勢嚴峻，污染物排放總量大，以細顆粒物為特征污染物的區域性大氣環境問題日益突出。頻繁發生的灰霾等區域性大氣污染問題，與機動車、工程車輛、船舶等城市移動污染源尾氣的不達標排放密切相關。移動源污染已經成為中國大氣污染問題中最突出、最緊迫的問題之一。融合各種檢測技術，對城市移動污染源排放進行綜合監測是控制移動源污染的直接有效手段。

在船舶等非道路移動污染源的排放監測方面，由于無法安裝光學反射裝置，必須采用被動式掃描觀測系統，即船舶廢氣監測激光雷達，通過向大氣中發射特定波長的激光，采集并分析與大氣介質發生物理作用后的散射光譜，來獲取大氣成分的濃度信息。然而這種監測分析方法測量光程距離長、檢測區域面積小，觀測目標的自動定位非常困難，而且在觀測系統的隨動過程中，微小振動就會帶來極大的檢測誤差。

發明內容

本發明的目的是提供一種非道路移動污染源監測激光雷達的動態混合跟蹤控制方法，能夠使得激光雷達快速、穩定地跟蹤目標，并且對外部干擾具有自適應能力。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種非道路移動污染源監測激光雷達的動態混合跟蹤控制方法，包括：

建立所述非道路移動污染源監測激光雷達的D-H連桿坐標系；

根據所述D-H連桿坐標系對應的DH參數表，對非道路移動污染源監測激光雷達進行運動學分析，并建立正運動學方程；

根據運動學分析結果與所述正運動學方程，建立非道路移動污染源監測激光雷達的動力學模型；

基于非道路移動污染源監測激光雷達的動力學模型，采用滑?？刂扑惴ǜ櫡堑缆芬苿游廴驹幢O測激光雷達的參考角度，采用非線性PID算法并結合滑?？刂扑惴ǖ妮敵龈櫡堑缆芬苿游廴驹幢O測激光雷達的參考角速度，從而實現非道路移動污染源監測激光雷達的動態混合跟蹤控制。

由上述本發明提供的技術方案可以看出，采用滑模控制和非線性PID控制算法分別跟蹤參考的角度，角速度，并且將滑?？刂扑惴ǖ妮敵鲎鳛榉蔷€性PID控制算法的輸入，構成外環和內環。該控制方法在處理系統模型的不確定性和系統的耦合效應時具有很強的魯棒性。其中，非線性PID算法考慮了角速度反饋，緩解了傳統PID積分飽和，調參困難的問題；滑?？刂苿t保證了對外部干擾的魯棒性。相比于傳統PID控制和位置-速度環級聯控制，本動態混合控制方法在瞬態誤差，穩態誤差和面對外部干擾的調節能力上均具有更好的性能，降低了控制成本，提高了控制效率。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域的普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他附圖。

圖1為本發明實施例提供的一種非道路移動污染源監測激光雷達的動態混合跟蹤控制方法的流程圖；

圖2為本發明實施例提供的船舶廢氣監測激光雷達結構圖；