照相機(jī)自動(dòng)對(duì)焦系統(tǒng),自控實(shí)驗(yàn),劉子豪,2281,2008300556

1、1自動(dòng)控制原理實(shí)驗(yàn)研究報(bào)告（2010-2011 學(xué)年第一學(xué)期）照相機(jī)自動(dòng)對(duì)焦系統(tǒng)姓名： 名： 劉子豪 劉子豪 班號(hào)： 班號(hào)： 2281 學(xué)號(hào)： 學(xué)號(hào)： 2008300556 摘要： 摘要：照相機(jī)對(duì)焦系統(tǒng)（AF, Auto Focus）已開(kāi)發(fā)并用于各種專(zhuān)業(yè)和業(yè)余相機(jī)之上，實(shí)現(xiàn)了照相對(duì)焦的自動(dòng)化。AF 系統(tǒng)由信號(hào)采集裝置，伺服電機(jī)，控制電路構(gòu)成。通過(guò) 采集→控制→反饋 構(gòu)成閉環(huán)控制來(lái)實(shí)現(xiàn) AF。關(guān)鍵字：

2、關(guān)鍵字：自動(dòng)對(duì)焦 自動(dòng)對(duì)焦 位置 位置 控制 控制 閉環(huán) 閉環(huán)一、 一、引言： 引言：相機(jī)自動(dòng)對(duì)焦系統(tǒng)于 1977 年由日本開(kāi)發(fā)出來(lái)，自動(dòng)對(duì)焦系統(tǒng)（AF）的出現(xiàn)無(wú)疑是相機(jī)制造業(yè)的革命性創(chuàng)作，他的問(wèn)世改變了原有老式相機(jī)的手動(dòng)調(diào)焦不便，使得攝像技術(shù)得到了更大的提升。相機(jī)制造業(yè)主要由日本公司壟斷，繼而最新的自動(dòng)對(duì)焦技術(shù)也主要由日本企業(yè)所掌握。自動(dòng)對(duì)焦時(shí)間 1/8s 到 1/10s 到 1/15s 不斷的得到提升，基于該技術(shù)拍攝動(dòng)態(tài)畫(huà)面的高速相

3、機(jī)性能也得到提升。自動(dòng)對(duì)焦系統(tǒng)分為兩個(gè)類(lèi)型：主動(dòng)式 主動(dòng)式和被動(dòng)式 被動(dòng)式。主動(dòng)式：采用紅外發(fā)生器、超聲波發(fā)生器發(fā)波到被攝物，通過(guò)接受反射波的時(shí)間差計(jì)算距離對(duì)焦；被動(dòng)式：為直接接受分析來(lái)自景物自身的反光進(jìn)行自動(dòng)對(duì)焦。相機(jī)采集到被攝物距離的采樣信號(hào)后送入單片機(jī)中，并計(jì)算出理論焦點(diǎn)位置，將其轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào) U，通過(guò)驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)（執(zhí)行機(jī)構(gòu)）轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)鏡頭的前后移動(dòng)直到運(yùn)動(dòng)到焦點(diǎn)位置，反饋分壓電阻反饋鏡頭位置信息，當(dāng)電壓偏差信號(hào)消失，調(diào)節(jié)過(guò)程結(jié)束

4、，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)對(duì)焦。自動(dòng)對(duì)焦具體過(guò)程可以概括如下：1. 以某種方式自動(dòng)判斷拍攝者所拍攝的主體；2. 以某種方式測(cè)量被攝主體與相機(jī)感光元件之間的距離；3. 控制電路驅(qū)動(dòng)電機(jī)將鏡頭推到與所測(cè)距離相應(yīng)的距離刻度。3控制裝置執(zhí)行機(jī)構(gòu)和被控對(duì)象鏡頭傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳感器2. 分析被控對(duì)象特性被控對(duì)象傳遞函數(shù)為 ： ； 0 2 1 ( ) G s ms fs ? ?取單位負(fù)反饋： ； ( ) 1 H s ?所以閉環(huán)

5、傳遞函數(shù)為： 21 ( ) 1 s ms fs ? ? ? ?取 時(shí)， 1, 1 m f ? ? 21 ( ) 1 s s s ? ? ? ?利用 MATLAB 對(duì)傳遞函數(shù)進(jìn)行分析：（1）時(shí)域分析 num=[1];den=[1,1,1]; sys=tf(num,den); p=roots(den) t=0:0.01:15; figure(1) step(sys,t);grid xlabel('t');y

6、label('c(t)');title('step response'); figure(2) u=t; lsim(sys,u,t,0);grid xlabel('t');ylabel('c(t)');title('ramp response');得到系統(tǒng)的特征根為： p =-0.5000 + 0.8660i-0.5000 - 0.866