[實用新型]一種機載三自由度云臺穩定閉環控制裝置

有效

• 申請號: 201420090223.7
• 申請日: 2014-02-28
• 公開（公告）號: CN203705964U
• 公開（公告）日: 2014-07-09
• 發明（設計）人: 莫宏偉;雍升;徐立芳
• 申請（專利權）人: 哈爾濱偉方智能科技開發有限責任公司
• 主分類號: G05D3/12
• 分類號: G05D3/12
• 代理公司: 哈爾濱市偉晨專利代理事務所(普通合伙) 23209
• 代理人: 張偉

技術領域

本發明涉及云臺技術領域，尤其涉及一種機載三自由度云臺閉環控制方法。

背景技術

云臺具有穩定成像設備、改善拍攝質量功能，可應用在監測、勘探、搜救、森林防火等領域，尤其適用于飛行器系統，飛行器飛行中，機體本身會傾斜而且存在震動，造成拍攝視頻圖像模糊，目前，主要的解決辦法是通過飛控系統中的姿態測量元件對飛行器的姿態進行測量，進而計算出云臺作用在成像設備上的傾斜角度，并控制云臺的轉動部件，使云臺向著飛行器的傾斜角度相反的方向轉動相同大小的角度。但由于有關部件的控制誤差等原因，并不能很好的保證云臺旋轉姿態和飛行中機體本身旋轉姿態傾斜角度大小一致方向相反，云臺的姿態控制偏差就無法反饋到微處理器，無法實現對云臺的閉環控制，導致測量控制不精確，無法滿足要求較高的拍攝需求。

發明內容

本發明是為了解決現有機載云臺由于姿態控制偏差無法反饋到微處理器，導致測量控制不精確，無法滿足較高拍攝需求的問題，而提出一種機載三自由度云臺穩定閉環控制裝置。

一種機載三自由度云臺穩定閉環控制裝置，包括控制單元1、傳感系統2、執行單元3和成像設備4，所述的控制單元1包括微處理器11、微處理器輸入端口a以及微處理器輸出端口b1、b2和b3；所述的傳感系統2包括三軸加速度計和三軸陀螺儀；所述執行單元3包括第一電機31、第二電機32和第三電機33，分別用于控制云臺的俯仰角、橫滾角和方位角。

傳感單元2固定在機載三自由度云臺上，并與云臺上所搭載的成像設備4固連，將第一電機31、第二電機32和第三電機33通過云臺的安裝支架依次剛性固連，然后將第一電機31和成像設備4固連，將第三電機33和云臺固定座固連。

控制單元1中的微處理器11通過其輸出端口b1與執行單元3中的第一電機31連接，通過其輸出端口b2與執行單元3中的第二電機32連接，通過其輸出端口b3與執行單元3中的第二電機33連接，傳感系統2與成像設備4連接，用于對成像設備4姿態變化信息進行采集，傳感系統2與控制單元1中的微處理器輸入端口a連接，用于將采集到的成像設備4姿態變化信息傳送給微處理器11。

本發明包括以下有益效果：

1、本發明將傳感系統、執行單元與成像設備固連后一起固定在機載三自由度云臺上，能夠消除由于云臺承載設備本身傾斜造成的畫面傾斜，即使云臺承載設備本身旋轉姿態并不完全與云臺旋轉姿態一致，但由于云臺執行單元及傳感系統安裝在云臺上，相對于外部系統獨立，云臺傳感系統能夠實時精確測出云臺（成像設備）姿態并反饋至云臺控制系統，這種閉環控制裝置的控制精度高，對執行單元的要求低。

2、本發明采用將傳感系統、執行單元與成像設備固連后一起固定在機載三自由度云臺上，與外部系統獨立的模塊化設計，便于元器件更換和軟硬件升級，整個成像系統具有集成化、小型化的特點，尤其適用于無人機航拍應用。

3、本發明所述成像系統具有自適應性強、安裝簡便、安全性高和對用戶安裝操作的要求低等特點。

附圖說明

圖1為本發明一種機載三自由度云臺穩定閉環控制裝置的結構示意圖，圖中，1為控制單元，其中11為微處理器，a為微處理器輸入端口，b1、b2和b3為微處理器輸出端口，2為傳感系統，3為執行單元，其中31為第一電機，32為第二電機，33為第三電機，4為成像設備；

圖2為實驗一中關于測量傾斜角度的過程示意圖。

具體實施方式

具體實施方式一：一種機載三自由度云臺穩定閉環控制裝置，包括控制單元1、傳感系統2、執行單元3和成像設備4，所述的控制單元1包括微處理器11、微處理器輸入端口a以及微處理器輸出端口b1、b2和b3；所述執行單元3包括第一電機31、第二電機32和第三電機33；

傳感單元2固定在機載三自由度云臺上，并與云臺上所搭載的成像設備4固連，將第一電機31、第二電機32和第三電機33通過云臺的安裝支架依次剛性固連，然后將第一電機31和成像設備4固連，將第三電機33和云臺固定座固連；

控制單元1中的微處理器11通過其輸出端口b1與執行單元3中的第一電機31連接，通過其輸出端口b2與執行單元3中的第二電機32連接，通過其輸出端口b3與執行單元3中的第二電機33連接，傳感系統2與成像設備4連接，傳感系統2與控制單元1中的微處理器輸入端口a連接。

具體實施方式二：本實施方式是對具體實施方式一作進一步說明，所述傳感系統2包括三軸加速度計和三軸陀螺儀。