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步进电机的智能控制在自动聚焦中的应用研究

资 源 简 介

近年来，作为视频监控核心设备的一体化摄像机已经随处可见，其特点是小巧灵活、安装方便。因此，本文以一体化摄像机为研究对象，对其控制系统进行了设计和实现。首先对一体化摄象机控制系统中的自动聚焦技术，步进电机结构原理和步进电机的控制技术等进行了研究。然后以单片机为主控制器提出了整个控制系统的硬件设计方案，在此基础上对各个模块的电路进行了详细设计。接着介绍了步进电机软件控制开发的流程和部分模块的软件设计。      本文通过频域带通法对CCD输出的视频信号进行模拟带通滤波，提取高频分量，然后对高频分量进行简单运算来构建评价函数的一种方法，采用频域带通法搭建自动对焦系统具有运算简单和成本低廉的优点。针对传统爬山算法存在的问题提出了改进模型，该模型采用两次穷举搜索即可确定最佳成像位置，第一次采用变步长粗略搜索，第二次用最小步长细扫。将改进的爬山算法用到基于单片机的自动对焦系统实验平台中，使系统在保证对焦精度的情况下极大地提高了对焦速度。      在理论上研究和推导出两相混合步进电机的升降频曲线，以及在实际运行中步进电机升降频理论的实现，寻找出最速控制的方法，并采用单片机软件升降频控制策略，解决了点位控制中的失步和两相混合步进电机行程末端的机械冲击问题。利用细分控制技术保证了电机运行的平稳性，并进行了波形分析和理论研究。      模糊控制模仿人的决策能力和推理功能，是又一类智能控制的形式。本文研究了模糊控制理论及其软件实现。控制参数根据不同的偏差要求，运用模糊PID控制而选择不同的参数，从而改善各局部性能，促使整体性能提高。通过Fuzzy-PID控制和常规PID控制进行了仿真对比。然后，将模糊控制和PID控制结合成模糊PID控制，用Matlab软件对该控制方法作了仿真。实验结果表明，对于自动聚焦系统而言，相比传统的PID控制，智能模糊控制的响应具有较小的超调量和快速稳定能力，其控制品质明显高于传统的PID控制性能指标。  

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