[發明專利]一種三軸云臺控制裝置及其控制方法

有效

• 申請號: 201710155106.2
• 申請日: 2017-03-16
• 公開（公告）號: CN106802566B
• 公開（公告）日: 2020-05-01
• 發明（設計）人: 洪應平
• 申請（專利權）人: 洪應平
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04;G05D3/12
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

本發明公開了一種三軸云臺控制裝置，包括第一連接臂和第二連接臂，第一連接臂和第二連接臂之間通過第一旋轉電機連接，第一連接臂頂部通過第二旋轉電機連接有支架，支架包括兩個上下平行設置的夾板，兩個夾板之間設置有若干個減震球，第二連接臂的外側端通過第三旋轉電機連接有相機；第一旋轉電機、第二連接臂和第三旋轉電機與控制器通訊連接，控制器包括跟蹤微分器、擴張狀態觀測器和非線性誤差反饋控制器。本發明能夠改進現有技術的不足，云臺魯棒性得到明顯提高，云臺載體的機械振動對相機的干擾大幅降低。

技術領域

本發明涉及云臺控制技術領域，尤其是一種三軸云臺控制裝置及其控制方法。

背景技術

云臺是一種用于掛載攝像機等光學器件的設備，可以實現相機的視角的穩定不變。無論云臺的載體處于何種姿態，和產生振動，云臺都會使得相機保持期望角度。多年以來簡單易用的PID控制器廣泛用于云臺的角度反饋控制，隨著對云臺的控制精度，魯棒性的要求越來越高，傳統PID控制器的缺點逐漸顯現。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種三軸云臺控制裝置及其控制方法，能夠解決現有技術的不足，云臺魯棒性得到明顯提高，云臺載體的機械振動對相機的干擾大幅降低。

為解決上述技術問題，本發明所采取的技術方案如下。

一種三軸云臺控制裝置，包括第一連接臂和第二連接臂，第一連接臂和第二連接臂之間通過第一旋轉電機連接，第一連接臂頂部通過第二旋轉電機連接有支架，支架包括兩個上下平行設置的夾板，兩個夾板之間設置有若干個減震球，第二連接臂的外側端通過第三旋轉電機連接有相機；第一旋轉電機、第二連接臂和第三旋轉電機與控制器通訊連接，控制器包括跟蹤微分器、擴張狀態觀測器和非線性誤差反饋控制器。

作為優選，所述夾板上對稱設置有四個安裝部，每個安裝部內安裝有兩個減震球；夾板的厚度為2mm。

作為優選，兩個夾板之間通過球形支撐體連接，球形支撐體的底部固定在第二旋轉電機上。

作為優選，所述第一連接臂的外側固定有安裝板。

作為優選，所述相機通過減震架與第三旋轉電機相連；減震架包括底板和頂板，底板上設置有橡膠墊，相機安裝在橡膠墊，頂板與相機之間設置有第一彈簧體，第一彈簧體內設置有液壓減振器，液壓減振器與第一彈簧體之間設置有第二彈簧體。

作為優選，相機的重量為100～400g。

一種上述的三軸云臺控制裝置的控制方法，包括以下步驟：使用三軸加速度計、三軸陀螺儀和三軸磁場傳感器對相機的運動狀態進行實時進行測量，解算出三個姿態角，使用ADRC自抗擾控制器對云臺姿態角進行閉環控制；在獲得誤差的過程中，將給定信號進行預處理；跟蹤微分器利用非線性跟蹤方式進行微分提取；利用非線性誤差反饋控制器進行非線性加權，得到輸出量；利用擴張狀態觀測器對系統的外擾和內擾進行分析。

采用上述技術方案所帶來的有益效果在于：本發明對于角度的控制既不會出現過沖現象也不會出現響應速度慢的現象。用戶不用需要在云臺硬件參數改變的時候從新調節控制器參數，相比起之前的PID算法更加簡單高效。本發明用于無人機航拍，車載運動相機拍攝，畫面穩定流暢，效果非常出色。也可以作為手持三軸云臺，方便的使用自己的手機或者其他相機拍出畫面穩定流暢的視頻和照片。

附圖說明

圖1是本發明一個具體實施方式的主視圖。

圖2是本發明一個具體實施方式的左視圖。

圖3是本發明一個具體實施方式的俯視。

圖4是本發明一個具體實施方式中控制部分的原理圖。

圖5是本發明一個具體實施中減震架的結構圖。

具體實施方式