[發明專利]一種基于多閉環串級控制的滾球系統運動控制方法

有效

• 申請號: 201911001085.4
• 申請日: 2019-10-21
• 公開（公告）號: CN110716504B
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發明（設計）人: 陳啟軍;石文博;鄧修齊;劉成菊;蔣磊
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: G05B19/414
• 分類號: G05B19/414
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 翁惠瑜

1.一種基于多閉環串級控制的滾球系統運動控制方法，用于以攝像頭作為單一傳感器的滾球系統，該滾球系統包括滾球、目標點、平板、攝像頭和控制機構，所述控制機構連接滾球和攝像頭，其特征在于，所述控制機構采用多閉環串級控制方案對滾球的運動進行控制，所述多閉環串級控制方案以通過攝像頭實時獲取的數據信息作為反饋，對滾球的運動進行調整，所述數據信息包括滾球在平板上的位置、速度和加速度，以及滾球距離目標點的距離，

所述多閉環串級控制方案包括，當滾球與目標點的距離大于預設的第一距離時，采用基于速度環和加速度環的雙閉環串級控制，所述速度環以滾球在平板上的速度作為反饋信號，所述加速度環以滾球在平板上的加速度作為反饋信號；

所述多閉環串級控制方案還包括，當滾球與目標點的距離小于預設的第二距離時，采用基于位置環、速度環和加速度環的三閉環串級控制方法對滾球的運動進行控制，所述位置環以滾球在平板上的位置作為反饋信號。

2.根據權利要求1所述的一種基于多閉環串級控制的滾球系統運動控制方法，其特征在于，所述多閉環串級控制方案采用PID控制器對滾球的運動進行控制。

3.根據權利要求2所述的一種基于多閉環串級控制的滾球系統運動控制方法，其特征在于，當滾球與目標點的距離小于預設的第三距離，或滾球在平板上的位置距離平板邊緣小于預設的第四距離時，采用模糊PID控制器對滾球的運動進行控制。

4.根據權利要求1所述的一種基于多閉環串級控制的滾球系統運動控制方法，其特征在于，所述通過攝像頭實時獲取數據信息具體為，對攝像頭采集的圖像依次進行圖像預處理、消除預處理誤差和目標定位。

5.根據權利要求4所述的一種基于多閉環串級控制的滾球系統運動控制方法，其特征在于，所述滾球、目標點和平板的顏色兩兩不同，所述圖像預處理包括對攝像頭采集的圖像進行三值化色彩分割處理。

6.根據權利要求4所述的一種基于多閉環串級控制的滾球系統運動控制方法，其特征在于，所述消除預處理誤差包括噪點消除和丟棄錯幀。

7.根據權利要求4所述的一種基于多閉環串級控制的滾球系統運動控制方法，其特征在于，所述滾球、目標點和平板的顏色兩兩不同，所述目標定位具體為通過對每個相同顏色像素點的坐標累加求均值的方法，對滾球和目標點進行定位。

8.根據權利要求5所述的一種基于多閉環串級控制的滾球系統運動控制方法，其特征在于，所述滾球系統運動控制方法通過對攝像頭采集的包含目標點的圖像進行三值化色彩分割處理，獲取目標點。

9.根據權利要求1所述的一種基于多閉環串級控制的滾球系統運動控制方法，其特征在于，所述目標點的個數包括一個或多個。