[發(fā)明專利]航空成像多執(zhí)行器協(xié)同控制的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法與裝置

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210053295.3
• 申請(qǐng)日: 2022-01-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114154352A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-03-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王昱棠;田大鵬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所
• 主分類號(hào): G06F30/20
• 分類號(hào): G06F30/20;G06F17/16;G06F111/04
• 代理公司: 深圳市科進(jìn)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44316
• 代理人: 孟潔

本發(fā)明公開(kāi)了一種航空成像多執(zhí)行器協(xié)同控制的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法與裝置，通過(guò)對(duì)航空成像裝備內(nèi)驅(qū)動(dòng)原理、運(yùn)動(dòng)尺度不同的多個(gè)異構(gòu)執(zhí)行器坐標(biāo)統(tǒng)一并建立系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)矩陣，根據(jù)成像需求建立多個(gè)成像約束，求解不同約束下的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)范圍，并可動(dòng)態(tài)調(diào)整約束閾值和控制器參數(shù)以獲得滿足所有約束的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于自動(dòng)控制領(lǐng)域，特別涉及一種航空成像多執(zhí)行器協(xié)同控制的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法與裝置。

背景技術(shù)

航空成像裝備搭載在各類動(dòng)基座載體上，可以機(jī)動(dòng)靈活地獲取直觀的圖像信息，廣泛應(yīng)用于災(zāi)情防救、地理測(cè)繪、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)等重要的領(lǐng)域。掃描成像系統(tǒng)中，由于存在掃描鏡的主動(dòng)掃描產(chǎn)生像旋、像移等物像運(yùn)動(dòng)，必須通過(guò)控制成像裝備內(nèi)的各類執(zhí)行器折轉(zhuǎn)光束提升成像質(zhì)量。

當(dāng)成像系統(tǒng)中引入多個(gè)執(zhí)行器時(shí)，不僅要考慮他們之間的配合，由于各執(zhí)行器分布在光路中不同位置且承擔(dān)不同功能，還要考慮執(zhí)行器間驅(qū)動(dòng)原理、運(yùn)動(dòng)尺度存在的異構(gòu)性。

現(xiàn)有的研究更多的關(guān)注控制器本身的設(shè)計(jì)，缺乏對(duì)表征多執(zhí)行器間信息交互的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的考量。現(xiàn)有的多智能體拓?fù)鋬?yōu)化方法一般是通過(guò)設(shè)定與收斂速度、控制能量等相關(guān)的控制性能指標(biāo)直接求解拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的數(shù)學(xué)表達(dá)，一方面沒(méi)有考慮航空成像裝備執(zhí)行器間驅(qū)動(dòng)原理、運(yùn)動(dòng)尺度等復(fù)雜異構(gòu)性，另一方面沒(méi)有建立成像性能對(duì)航空成像裝備執(zhí)行器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的約束，無(wú)法直接應(yīng)用在航空成像裝備中的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于，針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種航空成像多執(zhí)行器協(xié)同控制的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法與裝置，針對(duì)驅(qū)動(dòng)原理、運(yùn)動(dòng)尺度不同的多個(gè)異構(gòu)執(zhí)行器，可以在多個(gè)成像約束下設(shè)計(jì)出符合成像要求的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

一種航空成像多執(zhí)行器協(xié)同控制的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，其特點(diǎn)是包括以下步驟：

S101，將多個(gè)異構(gòu)執(zhí)行器運(yùn)動(dòng)方程統(tǒng)一在一個(gè)坐標(biāo)系上；

S102，描述各執(zhí)行器間的信息交互并建立多執(zhí)行器之間的運(yùn)動(dòng)矩陣；

S103，建立至少兩個(gè)航空光電裝備成像約束；

S104，在預(yù)設(shè)的死循環(huán)程序內(nèi)建立航空光電裝備的性能指標(biāo)，針對(duì)各單一約束，分別在約束值動(dòng)態(tài)調(diào)整范圍內(nèi)選擇一個(gè)約束閾值，基于該約束閾值計(jì)算單一約束下的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)范圍；

S105，在預(yù)設(shè)的死循環(huán)程序內(nèi)計(jì)算各單一約束下的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)范圍的交集Ω_＊；

S106，在Ω_＊中包含可在航空光電裝備中實(shí)現(xiàn)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)時(shí)，跳轉(zhuǎn)至S107；

S107，結(jié)束死循環(huán)，并將S106中獲得的可在航空光電裝備中實(shí)現(xiàn)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)作為最終設(shè)計(jì)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)輸出。

進(jìn)一步地，所述步驟S106中還包括：在Ω_＊中不包含可在航空光電裝備中實(shí)現(xiàn)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)時(shí)，跳轉(zhuǎn)至S108；

S108，跳轉(zhuǎn)至S104，且跳轉(zhuǎn)后執(zhí)行的S104中選取的約束閾值被調(diào)整。

進(jìn)一步地，所述步驟S106中，若遍歷所有約束閾值的組合后，不存在可在航空光電裝備中實(shí)現(xiàn)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，則將拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中的所有參數(shù)置零，并通過(guò)置位標(biāo)志位的方式跳出死循環(huán)。

進(jìn)一步地，所述步驟S106中，若遍歷所有約束閾值的組合后，不存在可在航空光電裝備中實(shí)現(xiàn)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，則在預(yù)設(shè)的執(zhí)行器控制器參數(shù)范圍內(nèi)調(diào)整執(zhí)行器控制器參數(shù)，跳轉(zhuǎn)至S102。

基于同一個(gè)發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明還提供了一種航空成像多執(zhí)行器協(xié)同控制方法，其特點(diǎn)是包括：

根據(jù)所述的航空成像多執(zhí)行器協(xié)同控制的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法確定航空成像多執(zhí)行器協(xié)同控制的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；