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全向轮移动智能体控制系统设计

侯建国  
【摘要】:具有跟踪功能的移动智能体在工业及民用等诸多领域有着广泛应用,其中,目标跟踪算法的实时性与准确性和运动控制的灵活性与稳定性是移动智能体实现目标跟踪的重要保障。常用Camshift算法具有计算量小、跟踪速度快等优点使其得到了广泛的运用,但该算法在复杂环境下准确性的缺失严重影响了目标跟踪的效果。针对基本Camshift算法在复杂环境下准确性低等问题,本文提出改进的Camshift跟踪方法进行目标跟踪。将图像从RGB空间转化到HSV空间,根据目标区域的颜色直方图计算反向投影图,并利用经形态学操作后的反向投影图实现Camshift跟踪。该方法有效抑制了复杂背景对目标识别的干扰,提高了目标跟踪准确性。将改进Camshift方法应用于全向轮移动智能体的目标跟踪中,实验验证了改进Camshift方法有效提高目标跟踪的准确性。为提高智能体运动的灵活性,本文设计并搭建了基于全向轮装置的移动智能体。为提高全向轮移动智能体对不确定性干扰的鲁棒性,本文采用滑模控制方法对全向轮移动智能体系统进行控制。建立系统的运动学模型,进而设计系统的滑模控制律,并使用Lyapunov函数证明该方法的稳定性。与传统PID控制方法相比较,变结构的滑模控制方法具有对有界干扰和参数变化的不敏感性,能够有效削弱负载变化和随机干扰对系统控制性能的影响,增强系统控制的鲁棒性。仿真部分通过滑模控制方法与PID控制方法的对比,验证了变结构滑模控制的有效性。


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