联动控制在智能驱鸟感知和驱离中的应用研究.pdf

摘要

随着驱鸟设备现代化发展，以光电探测器等感知设备对鸟类目标探测感知，通

过强声、激光等驱离设备驱离鸟类成为发展的主流。部分机场采用光电等感知设备

对空域实时监控，但其设备无法满足对鸟类目标的稳定跟踪与识别，容易丢失目标。

并且目前的感知系统与驱离系统相互独立，无法实现系统的自动化运行。因此针对

智能驱鸟设备研究其智能控制系统，实现驱鸟系统的一体化、智能化运转，增强感

知和驱离设备的跟随稳定性具有积极的实用意义。

由于鸟类目标速度快、不稳定性高、突发状况多，可能会导致设备跟踪失败，

本文对设备驱离介质与鸟类飞行矢量方向之间的数学关系进行建模，提出了基于

鸟类飞行状态模型的突变型前馈控制算法。在常规控制算法基础上结合了对鸟类

仿生学的研究，利用模糊控制、前馈控制、非线性控制等控制算法实现对驱鸟设备

跟随控制算法的设计。通过对比原系统随动算法仿真证明，对鸟类目标的建模研究

可以有效预测鸟类目标的飞行状态，所设计得突变型前馈控制算法可以提高对鸟

类目标跟随的稳定性，并提高系统的反应速度。

本文针对现行的驱鸟设备或驱鸟车，提出了驱鸟系统多设备联动坐标系，有效

地解决了智能驱鸟感知和驱离设备相互独立，驱鸟系统一体化程度低的问题。首先

对系统内各设备建立独立坐标系，然后将感知系统的光电坐标系与驱鸟设备坐标

系耦合，实现整体系统的坐标系搭建和转换。通过数学计算和实地检验证明各设备

坐标系转换策略可以实现目标信息在系统中的流转，将各设备相互联系为整体。

针对智能驱鸟系统驱离设备智能化水平不足等问题，提出了智能驱鸟系统联

动控制策略。将驱离策略转化为设备的控制信号，利用强声和激光等驱离设备，以

多设备联动控制策略为基础，实现对鸟类目标的导向驱离。本文基于偏差耦合策略

和虚拟主轴控制策略，设计了改进型的交叉耦合智能驱鸟联动控制策略。通过仿真

和实验验证，证明了改进后的联动控制策略可以大幅度降低设备的耦合误差，实现

对鸟类目标的导向驱离。

最后搭建了智能驱鸟系统感知和驱离设备控制实验平台，通过实验验证了本

文所设计的驱鸟设备跟随控制算法的实时性，提高了设备跟随的稳定性，并通过驱

离实际状况验证了驱离设备的联动控制策略的有效性，实现了本文策略设计要求。

关键词：跟随控制、智能驱鸟系统、非线性控制、交叉耦合控制、虚拟主轴控

制

Abstract

Withthemoderndevelopmentofbirdrepellentequipment,thedetectionand

perceptionofbirdtargetsbyphotoelectricdetectorsandothersensingequipment,andthe

birdrepellentmodeofdrivingbirdsawaybystrongsound,laserandotherdriving

equipmenthasbecomethemainstreamofdevelopment.Someairportsusephotoelectric

sensingequipmenttomonitortheairspaceinrealtime,buttheirequipmentcannotmeet

thestabletrackingandrecognitionofbirdtargets,anditiseasytolosetargets.Atpresent,

thesensingsystemandthedrivingsystemareindependentofeachother,andthe

automaticoperationofthesystemcannotberealized.Therefore,itisofpositivepractical

significancetostudytheintelligentcontrolsystemoftheintelligentbirddriving

equipment,realizetheintegrationan