[實用新型]一種具有磁編碼器反饋的精密云臺控制系統

有效

• 申請號: 201420375843.5
• 申請日: 2014-07-08
• 公開（公告）號: CN204101987U
• 公開（公告）日: 2015-01-14
• 發明（設計）人: 趙樹森;李浩;李寶英
• 申請（專利權）人: 北京中電金橋電網技術開發有限公司
• 主分類號: G05D3/12
• 分類號: G05D3/12
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 徐寧;孫楠

技術領域

本實用新型涉及一種云臺控制系統，特別是關于一種具有磁編碼器反饋的精密云臺控制系統。

背景技術

作為工業視頻監控領域的電力視頻監控,在電力行業已經被廣泛采用；特別是在大量的無人值班變電站，利用攝像機對眾多的變電設備進行遠程監視以及安防監控已經成為電力部門必不可少的運行管理手段；但是目前電力視頻監控存在以下問題：

1、由于變電設備架構較高，裝有球形云臺的攝像機(簡稱“球機”)只能水平向下觀看，而架構上面都是帶電設備，球機不可能安裝太高，因此必須采用具有大幅度仰角的云臺。

2、目前市場上的普通云臺(簡稱“槍機”)普遍存在重復精度差，即使所謂的“高精密云臺”在運行一段時間后角度也會產生偏差，致使監控目標局部或全部消失，特別是對于重點觀測目標或有測量功能要求的環境(如紅外測溫)影響更大。

為了解決這些問題，提高云臺的重復精度至關重要。傳統云臺多采用單片機作為控制器，基本上勻速運動。速度一般在水平方向3°～10°/s，垂直方向為4°/s。傳統云臺在市場導向和成本利潤的影響和趨勢下，多采用開環控制方式。在位置控制和定位方面，通過控制線的五個輸入端以預置點定位的方式實現指定位置控制，這種開環云臺僅由限位開關來實現云臺在有效范圍內的安全運轉，但缺乏對云臺在運轉中的位置角度和突發故障的處理能力。如斷電后再次開機時，由于無法識別角度位置，可能會出現運動紊亂和系統錯誤等問題，甚至會出現誤操作損壞。無法滿足高穩定性和安全性要求。同時，由于控制的開環模式，決定了其定位精度較差，預制位的重復一致性更差。對于要求定位精度較高的應用無法滿足。而國外進口高精度云臺價格很高，成本工程上難以承受，因此設計性價比高的精密云臺十分有意義。

發明內容

針對上述問題，本實用新型的目的是提供一種具有磁編碼器反饋的精密云臺控制系統，該控制系統具有較高的控制精度，抗干擾及可靠性較強，能使云臺運行更加精密平穩。

為實現上述目的，本實用新型采取以下技術方案：一種具有磁編碼器反饋的精密云臺控制系統，其特征在于：它包括一個水平方向控制電機、兩個編碼器、一個俯仰方向控制電機、一個微處理器、兩個電機驅動器和兩個電壓比較器；所述水平方向控制電機控制二自由度云臺的水平運動，在所述水平方向控制電機的機械水平轉動軸上安裝一個所述編碼器；所述俯仰方向控制電機控制二自由度云臺的俯仰運動，在所述俯仰方向控制電機的垂直轉動軸上安裝另一個所述編碼器；兩個所述編碼器分別將采集到的二自由度云臺水平絕對角度值和俯仰絕對角度值傳輸至所述微處理器，經所述微處理器處理后得到電機PWM控制信號；所述微處理器將電機PWM控制信號分別經一個所述電機驅動器傳輸至所述水平方向控制電機和俯仰方向控制電機；每個所述電機驅動器都將采集到的電流信號轉化為電壓信號，并將電壓信號傳輸至一個所述電壓比較器，經所述電壓比較器反饋回所述電機驅動器內。

所述微處理器采用32位ARM?Cortex-M3處理器LM3S9B92。

每個所述編碼器都采用非接觸性磁角度編碼器。

本實用新型由于采取以上技術方案，其具有以下優點：1、本實用新型由于采用由水平方向控制電機、編碼器、俯仰方向控制電機、微處理器、電機驅動器和電壓比較器構成的控制系統，實現對二自由度云臺的水平方向和俯仰方向運動的控制與驅動一體化，有效提高對電機的控制精度。2、本實用新型采用了非接觸性磁角度編碼器，該編碼器角度分辨率達到了0.02度，微處理器與該角度編碼器接口，實時采集云臺水平、垂直二自由度轉動姿態，作為電機PID控制輸入，實現電機伺服控制，綜合控制精度可以達到0.02度。3、本實用新型由于微處理器采用32位ARM?Cortex-M3處理器LM3S9B92，該處理器采用SOC(System?On?Chip—系統在片)架構，將程序存儲器，數據存儲器，串行通信設備，網絡通信設備，電機控制PWM設備，控制I/O等集成在了一個單芯片中，不僅能提高對電機的控制精度，而且能有效加強整個控制系統的抗干擾性和可靠性。4、本實用新型由于電機驅動器將采集到的電流信號轉化為電壓信號后，經電壓比較器反饋回電機驅動器內實現過流保護，因此，使得本實用新型控制驅動二自由度云臺具有開機自檢復位和過流保護功能、防止誤操作及工作過程中的意外損壞等功能。本實用新型可以廣泛在電力視頻監控及其他領域中應用。

附圖說明

圖1是本實用新型的整體結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本實用新型進行詳細的描述。