基于机器视觉多目标跟踪方法的球形电机姿态检测研究

发布时间：2023-08-09 18:00

　　永磁球形电机是一种具有新型结构的电机。由于转子结构的特点,永磁球形电机可以完成三自由度空间运动。永磁球形电机的闭环控制部分中一个重要的环节就是电机转子姿态的检测。由于其三维特点,传统的电机位置检测方法不适合应用在球形电机。所以球形电机转子姿态检测研究对球形电机的闭环控制具有十分重要的意义。本文回顾和分析了球形电机及其位置检测技术的发展现状,提出了一种基于IFDSST的多目标跟踪算法,从图像中获取转子姿态信息。本文的主要研究工作如下:1、结合永磁球形电机的结构特点和运动形式,建立定子坐标系。并在此坐标系下,描述球形转子运动的三个姿态角。2、首先介绍了工业中机器视觉的应用和机器视觉算法中相关滤波跟踪算法的基本原理。然后介绍了相关滤波算法中的一种目标跟踪算法——快速判别式尺度空间跟踪算法的原理,并结合电机的实际情况,将判别式尺度空间跟踪算法改进成多目标跟踪算法。接着在像素和图像坐标系的基础上,介绍了转子姿态角的计算方法。3、介绍了永磁球形电机实验平台、转子姿态检测实验装置和实验流程。分析了姿态检测实验对比方法的原理。给出了转子姿态检测对比实验结果,验证了本文所提出方法对球形电机转子姿态检测的...

【文章页数】：73 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景和意义
    1.2 国内外球形电机姿态检测技术的发展现状
        1.2.1 国内外球形电机的发展现状
        1.2.2 国内外球形电机姿态检测的发展现状
        1.2.3 球形电机姿态检测技术存在的问题
    1.3 本文研究的主要研究工作
        1.3.1 论文内容结构安排
        1.3.2 创新点概述
第二章 永磁球形电机的结构原理和坐标系建立
    2.1 永磁球形电机的结构组成
        2.1.1 球形电机定子的结构组成
        2.1.2 球形电机转子的结构组成
    2.2 永磁球形电机的运动原理
    2.3 永磁球形电机的坐标系建立
        2.3.1 引言
        2.3.2 定子坐标系的建立
        2.3.3 电机转子姿态描述方法
    2.4 本章小结
第三章 基于IFDSST机器视觉算法的转子姿态检测方法
    3.1 机器视觉
        3.1.1 机器视觉的发展和应用
        3.1.2 机器视觉系统的组成和工作过程
        3.1.3 基于机器视觉的姿态检测
    3.2 相关滤波跟踪算法
        3.2.1 引言
        3.2.2 相关滤波理论
        3.2.3 主要的相关滤波器跟踪算法
    3.3 FDSST算法
        3.3.1 HOG特征提取
        3.3.2 算法原理
        3.3.3 算法流程
    3.4 基于IFDSST的多目标跟踪算法
        3.4.1 算法原理
        3.4.2 算法流程
    3.5 转子姿态角计算方法
        3.5.1 像素和图像坐标系
        3.5.2 偏航角计算方法
        3.5.3 自旋角计算方法
        3.5.4 倾斜角计算方法
    3.6 本章小结
第四章 转子姿态检测系统实验和对比论证
    4.1 转子姿态检测实验平台
        4.1.1 永磁球形电机实验平台
        4.1.2 测量实验装置
        4.1.3 转子姿态检测流程
    4.2 基于MEMS器件的实验对比方法
        4.2.1 引言
        4.2.2 对比方法1:四元数姿态估计方法
        4.2.3 对比方法2:快速互补滤波姿态估计方法
    4.3 转子姿态检测对比实验结果
        4.3.1 偏航运动
        4.3.2 自旋运动
        4.3.3 倾斜运动
    4.4 误差分析
        4.4.1 实验装置误差
        4.4.2 IFDSST算法误差
    4.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间取得的学术成果
致谢



本文编号：3840700