[发明专利]一种基于多闭环串级控制的滚球系统运动控制方法

权利要求书

1.一种基于多闭环串级控制的滚球系统运动控制方法，用于以摄像头作为单一传感器的滚球系统，该滚球系统包括滚球、目标点、平板、摄像头和控制机构，所述控制机构连接滚球和摄像头，其特征在于，所述控制机构采用多闭环串级控制方案对滚球的运动进行控制，所述多闭环串级控制方案以通过摄像头实时获取的数据信息作为反馈，对滚球的运动进行调整，所述数据信息包括滚球在平板上的位置、速度和加速度，以及滚球距离目标点的距离，

所述多闭环串级控制方案包括，当滚球与目标点的距离大于预设的第一距离时，采用基于速度环和加速度环的双闭环串级控制，所述速度环以滚球在平板上的速度作为反馈信号，所述加速度环以滚球在平板上的加速度作为反馈信号；

所述多闭环串级控制方案还包括，当滚球与目标点的距离小于预设的第二距离时，采用基于位置环、速度环和加速度环的三闭环串级控制方法对滚球的运动进行控制，所述位置环以滚球在平板上的位置作为反馈信号。

2.根据权利要求1所述的一种基于多闭环串级控制的滚球系统运动控制方法，其特征在于，所述多闭环串级控制方案采用PID控制器对滚球的运动进行控制。

3.根据权利要求2所述的一种基于多闭环串级控制的滚球系统运动控制方法，其特征在于，当滚球与目标点的距离小于预设的第三距离，或滚球在平板上的位置距离平板边缘小于预设的第四距离时，采用模糊PID控制器对滚球的运动进行控制。

4.根据权利要求1所述的一种基于多闭环串级控制的滚球系统运动控制方法，其特征在于，所述通过摄像头实时获取数据信息具体为，对摄像头采集的图像依次进行图像预处理、消除预处理误差和目标定位。

5.根据权利要求4所述的一种基于多闭环串级控制的滚球系统运动控制方法，其特征在于，所述滚球、目标点和平板的颜色两两不同，所述图像预处理包括对摄像头采集的图像进行三值化色彩分割处理。

6.根据权利要求4所述的一种基于多闭环串级控制的滚球系统运动控制方法，其特征在于，所述消除预处理误差包括噪点消除和丢弃错帧。

7.根据权利要求4所述的一种基于多闭环串级控制的滚球系统运动控制方法，其特征在于，所述滚球、目标点和平板的颜色两两不同，所述目标定位具体为通过对每个相同颜色像素点的坐标累加求均值的方法，对滚球和目标点进行定位。

8.根据权利要求5所述的一种基于多闭环串级控制的滚球系统运动控制方法，其特征在于，所述滚球系统运动控制方法通过对摄像头采集的包含目标点的图像进行三值化色彩分割处理，获取目标点。

9.根据权利要求1所述的一种基于多闭环串级控制的滚球系统运动控制方法，其特征在于，所述目标点的个数包括一个或多个。