CONTROLE DE ORIENTAÇÃO DE CÂMERA PAN-TILT BASEADO EM REJEIÇÃO ATIVA DE DISTÚRBIOS COM ESTIMADOR DE ORDEM REDUZIDA.

Abstract

This work considers the orientation control problem of a pan-tilt camera mechanism for tracking moving objects. As it consists of a multivariable dynamic system that is nonlinear with couplings in the input variables and potential parametric uncertainties, this work introduces a scheme based on active disturbance rejection. The proposed strategy explores modified versions of the plant and the observer to define a control structure capable of generating the appropriate electric voltages for the pan and tilt DC (direct current) motors. Compared to similar ADRC approaches, there are some additional advantages worth mentioning: (i) derivation of control laws that do not require exact knowledge of the plant parameters; (ii) the strategy can also handle the uncertain input channel coefficient (commonly known as the control coefficient); (iii) the implementation blocks of the control system are composed only by linear components. To illustrate the efficiency of the proposed scheme, numerical simulations and comparisons with other control techniques are discussed. Experimental results are also presented to show the closed-loop performance in a real Pan-Tilt camera mechanism.

Este trabalho considera o problema de controle de orientação de um mecanismo de câmera pan-tilt para rastreamento de objetos em movimento. Por consistir em um sistema dinâmico multivariável e não linear com acoplamentos nas variáveis de entrada e possíveis incertezas paramétricas, este trabalho introduz um esquema baseado em rejeição ativa de perturbações. A estratégia proposta explora versões modificadas da planta e do observador para definir uma estrutura de controle capaz de gerar as tensões elétricas adequadas para motores de corrente contínua (DC) pan e tilt. Comparado com abordagens ADRC semelhantes, existem algumas vantagens adicionais que valem a pena mencionar: (i) derivação de leis de controle que não requerem conhecimento exato dos parâmetros da planta; (ii) a estratégia também pode lidar com o coeficiente do canal de entrada da incerto (também comumente conhecido como coeficiente de controle); (iii) os blocos de implementação do sistema de controle são compostos apenas por componentes lineares. Para ilustrar a eficiência do esquema proposto, simulações numéricas e comparações com outras técnicas de controle são discutidas. Resultados experimentais e de simulação indicam que o controlador proposto reduziu o erro de rastreamento em aproximadamente 35% em relação à abordagem ADRC clássica, além de apresentar uma resposta 20% mais rápida sob perturbações externas. Os ensaios com a câmera Pan-Tilt real confirmaram o bom desempenho e estabilidade do sistema