[發明專利]云臺電機軸旋轉框架角度獲取方法、裝置、存儲介質、電子設備及無人機

在審

• 申請號: 201911067724.7
• 申請日: 2019-11-04
• 公開（公告）號: CN111007889A
• 公開（公告）日: 2020-04-14
• 發明（設計）人: 黃立;李攀;薛源;顧興;劉華斌;王效杰
• 申請（專利權）人: 普宙飛行器科技（深圳）有限公司
• 主分類號: G05D13/62
• 分類號: G05D13/62
• 代理公司: 北京集智東方知識產權代理有限公司 11578
• 代理人: 吳倩;龔建蓉

本發明公開了一種云臺電機軸旋轉框架角度獲取方法、獲取裝置、存儲介質、電子設備及無人機，其包括：S1、在電機定子端安裝第一慣性姿態信息獲取單元，以及在電機轉子端安裝第二慣性姿態信息獲取單元；S2、根據姿態解算算法分別對應解算出第一慣性姿態信息獲取單元與第二慣性姿態信息獲取單元沿電機旋轉軸徑向方向的第一姿態角度θ₁與第二姿態角度θ₂；以及S3、根據所述第一姿態角度θ₁與第二姿態角度θ₂計算電機軸旋轉框架角度絕對值|θ|。本發明在電機定子端與轉子端上分別安裝IMU傳感器進行算法運算即可獲取電機旋轉軸框架角，無需在電機旋轉軸上安裝角度測量傳感器，以此滿足云臺小型化需求。

技術領域

本發明涉及無人機領域，具體為一種云臺電機軸旋轉框架角度獲取方法、獲取裝置、存儲介質、電子設備及無人機。

背景技術

無人機云臺穩定回路控制過程中，需要使用電機軸旋轉框架角度實現陀螺速率解耦，特別是無刷直流電機控制需要用到電機軸框架角度進行矢量控制，如圖1所示，所述電機旋轉軸框架角度θ為電機旋轉軸100轉動后，電機轉子與定子形成的角度。目前市場上電機軸旋轉框架角度獲取方法主要是通過在電機軸上安裝角度測量傳感器(包括電位器、磁編碼器、光電編碼器、旋轉變壓器等相關角度傳感器)直接獲取。在電機軸上安裝角度測量傳感器會占用旋轉軸向的空間體積，不便于云臺實現小型化。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供了一種云臺電機軸旋轉框架角度獲取方法、獲取裝置、存儲介質、電子設備及無人機，其在電機定子端與轉子端上分別安裝慣性姿態信息獲取單元進行算法運算即可獲取電機旋轉軸框架角，無需在電機旋轉軸上安裝角度測量傳感器，以此滿足云臺小型化需求。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一方面，提供了一種云臺電機軸旋轉框架角度獲取方法，其包括如下步驟：

S1、在電機定子端安裝用于獲取電機定子端慣性姿態信息的第一慣性姿態信息獲取單元，以及在電機轉子端安裝用于獲取電機轉子端慣性姿態信息的第二慣性姿態信息獲取單元；

S2、根據姿態解算算法分別對應解算出第一慣性姿態信息獲取單元與第二慣性姿態信息獲取單元沿電機旋轉軸徑向方向的第一姿態角度θ₁與第二姿態角度θ₂；

以及S3、根據所述第一姿態角度θ₁與第二姿態角度θ₂，按照公式(1)計算電機軸旋轉框架角度絕對值|θ|，以此獲得云臺電機軸旋轉框架角度；

|θ|＝|θ₂-θ₁| (1)。

優選的，所述第一慣性姿態信息獲取單元和/或第二慣性姿態信息獲取單元為IMU傳感器。

優選的，所述姿態解算算法包括Mahony姿態解算、互補濾波姿態解算、卡爾曼濾波姿態解算、擴展卡爾曼濾波姿態解算中的一種或幾種。

優選的，所述沿電機旋轉軸徑向方向的第一姿態角度與第二姿態角度中的一項或兩項包括：沿電機旋轉軸徑向方向360°旋轉的所有姿態角度。

優選的，所述沿電機旋轉軸徑向方向的第一姿態角度與第二姿態角度中的一項或兩項包括：經過坐標轉換、沿電機旋轉軸徑向方向平行的姿態角分量。

另一方面，還提供一種實現上述云臺電機軸旋轉框架角度獲取方法的云臺電機軸旋轉框架角度獲取裝置，其包括：

第一慣性姿態信息獲取單元，其安裝在電機定子端，用于獲取電機定子端慣性姿態信息；

第二慣性姿態信息獲取單元，其安裝在電機轉子端，用于獲取電機轉子端慣性姿態信息；