基于模型预测的二维视觉云台控制算法研究  

Study on Pan-tilt Camera Platform Control Based on Model Prediction Control Method

作　　者：孙嘉俊 钱东海[1] 伏子帅 李浩 

机构地区：[1]上海大学机电工程与自动化学院,上海200444

出　　处：《工业控制计算机》2023年第5期60-62,65,共4页Industrial Control Computer

摘　　要：视觉伺服是一种利用从视觉传感器中提取的反馈信息来控制机器人运动的技术,云台视觉伺服控制就是将视觉传感器获得的信息反馈给控制器,实现对云台的闭环控制,使目标始终出现在相机的中心位置。首先利用核相关滤波跟踪算法(KCF算法)得到待追踪目标在像平面中的像素坐标,基于图像雅可比矩阵及云台速度雅可比矩阵,建立像平面中特征点像素移动速度与二维云台各关节回转速度之间的数学模型,根据数学模型采用模型预测控制方法构建控制器,计算得到二维云台各个关节的最优控制速度,便于系统对目标进行最佳的跟踪,保持待追踪目标始终处于像平面的中心位置。最后在搭建的实验平台上进行运动目标跟踪实验,实验结果表明,所设计的系统具有较好的目标跟踪效果,验证了跟踪算法的可靠性。In this paper,the kernel correlation filter tracking algorithm(KCF algorithm)is used to obtain the pixel coordinates of the target which is tracked in the image plane.Based on the image Jacobian matrix and the pan-tilt speed Jacobian matrix,the relation between the feature points moving speed in the image plane and the rotation speed of each joint of pan-tilt camera is established.According to the established model,the model predictive control method is used to construct the controller,and the optimal control speed of each joint of pan-tilt camera is calculated,help to track the target optimally and keep the target which is tracked always in the center of image plane.Finally,the moving target tracking experiment is carried out on the experimental platform.

关 键 词：视觉伺服 二自由度云台 目标跟踪算法 模型预测控制 

分 类 号：TP242[自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置] TP391.41[自动化与计算机技术—控制科学与工程]