照相机自动对焦系统,自控实验,刘子豪,2281,.doc

照相机自动对焦系统,自控实验,刘子豪,2281,2008300556照相机自动对焦系统姓名:刘子豪班号:2281学号:2008300556摘要:照相机对焦系统(AF,AutoFocus)已开发并用于各种专业和业余相机之上,实现了照相对焦的自动化。AF系统由信号采集装置,伺服电机,控制电路构成。通过采集→控制→反馈构成闭环控制来实现AF。关键字:自动对焦位置控制闭环一、引言:相机自动对焦系统于1977年由日本开发出来,自动对焦系统(AF)的出现无疑是相机制造业的革命性创作,他的问世改变了原有老式相机的手动调焦不便,使得摄像技术得到了更大的提升。相机制造业主要由日本公司垄断,继而最新的自动对焦技术也主要由日本企业所掌握。自动对焦时间1/8s到1/10s到1/15s不断的得到提升,基于该技术拍摄动态画面的高速相机性能也得到提升。自动对焦系统分为两个类型:主动式和被动式。主动式:采用红外发生器、超声波发生器发波到被摄物,通过接受反射波的时间差计算距离对焦;被动式:为直接接受分析来自景物自身的反光进行自动对焦。相机采集到被摄物距离的采样信号后送入单片机中,并计算出理论焦点位置,将其转化为电压信号U,通过驱动伺服电机(执行机构)转动带动镜头的前后移动直到运动到焦点位置,反馈分压电阻反馈镜头位置信息,当电压偏差信号消失,调节过程结束,实现了自动对焦。自动对焦具体过程可以概括如下:;;。文章内容如下:首先建立被控对象数学模型,根据物理规律推导数学模型,并对模型进行简化得到线性模型;其次分析被控对象特性,根据简化的数学模型得到传递函数,并分析传递函数的特性;再次设计控制器或校正网络,并求解控制器参数并利用MATLAB进行仿真验证;最后总结,分析优缺点以及未来研究方向。二、,建立数学模型。输入量为驱动镜头移动的力,输出为位移量初始位置为,末位置为,镜头移动摩擦系数为建立镜头运动微分方程:变换后得:拉普拉斯变换后可得:<根据简化的数学模型得到传递函数,并分析传递函数的特性>被控对象传递函数为:;取单位负反馈:;所以闭环传递函数为:取时,利用MATLAB对传递函数进行分析:(1)时域分析num=[1];den=[1,1,1];sys=tf(num,den);p=roots(den)t=0::15;figure(1)step(sys,t);gridxlabel('t');ylabel('c(t)');title('stepresponse');figure(2)u=t;lsim(sys,u,t,0);gridxlabel('t');ylabel('c(t)');title('rampresponse');得到系统的特征根为:p=-+--,系统稳定。系统的单位阶跃响应为:系统的斜坡输入响应:(2)计算稳态误差:clearsymssphibGbKpKvKa;phib=1/(s^2+s+1);[Gb]=solve('1/(s^2+s+1)=Gb/(1+Gb)',Gb);Kp=limit(Gb,s,0)Kv=limit(s*