[發明專利]無人機及其云臺控制方法

有效

• 申請號: 201880055555.2
• 申請日: 2018-10-31
• 公開（公告）號: CN111433702B
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發明（設計）人: 陳剛;張添保;蔣憲宏
• 申請（專利權）人: 深圳市道通智能航空技術股份有限公司
• 主分類號: G05D3/12
• 分類號: G05D3/12;B64D47/00
• 代理公司: 深圳市六加知識產權代理有限公司 44372
• 代理人: 劉臨利

一種無人機及其云臺控制方法，其中，云臺控制方法包括飛控系統(36)生成無人機(30)的偏航角速率指令(103)，云臺控制系統(37)根據無人機(30)的偏航角速率指令(103)，控制云臺(35)的偏航軸電機。由飛控系統(36)和云臺控制系統(37)聯合控制云臺(35)的偏航軸電機，最大限度發揮了云臺控制系統(37)高精度控制和快速響應的優點，利用該優點來補償飛控系統(36)在偏航控制上的不足，實現了對云臺(35)偏航通道的增穩，徹底解決了當無人機(30)低速偏航時，航拍視頻的卡頓現象。

技術領域

本發明涉及涉及無人機技術領域，特別是涉及一種無人機及其云臺控制方法。

背景技術

航拍無人機包括消費級航拍無人機和專業級航拍無人機，無論是消費級航拍無人機還是專業級航拍無人機，其航拍質量均取決于無人機機身和云臺的控制效果。飛行控制系統(Flight Control System,FCS)是保證無人機穩定飛行的基本前提，云臺控制系統(Gimbal Control System,GCS)用于改善航拍視頻質量，并且通過云臺的減振系統來隔離機身的高頻振動，其控制精度遠高于FCS的控制精度。現有的航拍無人機中，GCS和FCS是獨立的，亦即，GCS的俯仰、滾轉通道不響應FCS姿態的變化，且GCS的偏航角一階收斂于FCS的偏航角。這種GCS/FCS獨立控制思想存在以下缺點：

1、FCS沒有GCS的控制權限，GCS只獲取無人機實際的偏航角/偏航角速率信息，并且無任何反饋信息與FCS進行實時交互；

2、FCS的偏航控制力矩小，偏航控制與俯仰控制、滾轉控制存在通道耦合，在受到外界干擾時，會造成FCS偏航通道轉速不均勻，從而導致航拍視頻不流暢，特別是在FCS控制無人機低轉速偏航時，視頻卡頓現象嚴重；

3、云臺偏航通道的控制受到無人機偏航角控制的影響，并沒有將GCS的高精度控制優點有效地發揮出來，造成FCS控制壓力增大。

發明內容

基于此，有必要針對現有技術中的上述問題，提供一種飛控系統和云臺控制系統聯合控制云臺的偏航軸電機，能夠消除視頻卡頓現象的無人機及其云臺控制方法。

為解決上述問題，本發明提供了一種無人機云臺控制方法，所述無人機包括飛控系統和用于控制所述云臺的云臺控制系統，包括：

所述飛控系統生成所述無人機的偏航角速率指令；

所述云臺控制系統根據所述無人機的偏航角速率指令，控制所述云臺的偏航軸電機。

在本發明的一實施例中，所述云臺控制系統根據所述無人機的所述偏航角速率指令，控制所述云臺的所述偏航軸電機，包括：

判斷輸入所述無人機的偏航角速率指令是否為零；

若否，則：

所述云臺控制系統獲取所述云臺的實際偏航角速率；

所述云臺控制系統根據輸入所述無人機的所述偏航角速率指令和所述云臺的所述實際偏航角速率，生成所述云臺的偏航軸電機控制指令；

所述云臺控制系統獲取所述云臺的偏航軸電機附加控制指令，其中，所述偏航軸電機附加控制指令用于控制所述云臺的偏航軸電機以使得所述云臺搭載的影像設備的視線與所述無人機的航向重合；

所述云臺控制系統根據所述云臺的所述偏航軸電機控制指令和所述云臺的所述偏航軸電機附加控制指令，生成所述云臺的偏航軸電機控制量；

根據所述云臺的所述偏航軸電機控制量，控制所述云臺的偏航軸電機。

在本發明的一實施例中，所述云臺控制系統獲取所述云臺的所述偏航軸電機附加控制指令，包括：

所述云臺控制系統獲取所述云臺的實際偏航角和所述無人機的實際偏航角；