[实用新型]一种机载三自由度云台稳定闭环控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及云台技术领域，尤其涉及一种机载三自由度云台闭环控制方法。

背景技术

云台具有稳定成像设备、改善拍摄质量功能，可应用在监测、勘探、搜救、森林防火等领域，尤其适用于飞行器系统，飞行器飞行中，机体本身会倾斜而且存在震动，造成拍摄视频图像模糊，目前，主要的解决办法是通过飞控系统中的姿态测量元件对飞行器的姿态进行测量，进而计算出云台作用在成像设备上的倾斜角度，并控制云台的转动部件，使云台向着飞行器的倾斜角度相反的方向转动相同大小的角度。但由于有关部件的控制误差等原因，并不能很好的保证云台旋转姿态和飞行中机体本身旋转姿态倾斜角度大小一致方向相反，云台的姿态控制偏差就无法反馈到微处理器，无法实现对云台的闭环控制，导致测量控制不精确，无法满足要求较高的拍摄需求。

发明内容

本发明是为了解决现有机载云台由于姿态控制偏差无法反馈到微处理器，导致测量控制不精确，无法满足较高拍摄需求的问题，而提出一种机载三自由度云台稳定闭环控制装置。

一种机载三自由度云台稳定闭环控制装置，包括控制单元1、传感系统2、执行单元3和成像设备4，所述的控制单元1包括微处理器11、微处理器输入端口a以及微处理器输出端口b1、b2和b3；所述的传感系统2包括三轴加速度计和三轴陀螺仪；所述执行单元3包括第一电机31、第二电机32和第三电机33，分别用于控制云台的俯仰角、横滚角和方位角。

传感单元2固定在机载三自由度云台上，并与云台上所搭载的成像设备4固连，将第一电机31、第二电机32和第三电机33通过云台的安装支架依次刚性固连，然后将第一电机31和成像设备4固连，将第三电机33和云台固定座固连。

控制单元1中的微处理器11通过其输出端口b1与执行单元3中的第一电机31连接，通过其输出端口b2与执行单元3中的第二电机32连接，通过其输出端口b3与执行单元3中的第二电机33连接，传感系统2与成像设备4连接，用于对成像设备4姿态变化信息进行采集，传感系统2与控制单元1中的微处理器输入端口a连接，用于将采集到的成像设备4姿态变化信息传送给微处理器11。

本发明包括以下有益效果：

1、本发明将传感系统、执行单元与成像设备固连后一起固定在机载三自由度云台上，能够消除由于云台承载设备本身倾斜造成的画面倾斜，即使云台承载设备本身旋转姿态并不完全与云台旋转姿态一致，但由于云台执行单元及传感系统安装在云台上，相对于外部系统独立，云台传感系统能够实时精确测出云台（成像设备）姿态并反馈至云台控制系统，这种闭环控制装置的控制精度高，对执行单元的要求低。

2、本发明采用将传感系统、执行单元与成像设备固连后一起固定在机载三自由度云台上，与外部系统独立的模块化设计，便于元器件更换和软硬件升级，整个成像系统具有集成化、小型化的特点，尤其适用于无人机航拍应用。

3、本发明所述成像系统具有自适应性强、安装简便、安全性高和对用户安装操作的要求低等特点。

附图说明

图1为本发明一种机载三自由度云台稳定闭环控制装置的结构示意图，图中，1为控制单元，其中11为微处理器，a为微处理器输入端口，b1、b2和b3为微处理器输出端口，2为传感系统，3为执行单元，其中31为第一电机，32为第二电机，33为第三电机，4为成像设备；

图2为实验一中关于测量倾斜角度的过程示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：一种机载三自由度云台稳定闭环控制装置，包括控制单元1、传感系统2、执行单元3和成像设备4，所述的控制单元1包括微处理器11、微处理器输入端口a以及微处理器输出端口b1、b2和b3；所述执行单元3包括第一电机31、第二电机32和第三电机33；

传感单元2固定在机载三自由度云台上，并与云台上所搭载的成像设备4固连，将第一电机31、第二电机32和第三电机33通过云台的安装支架依次刚性固连，然后将第一电机31和成像设备4固连，将第三电机33和云台固定座固连；

控制单元1中的微处理器11通过其输出端口b1与执行单元3中的第一电机31连接，通过其输出端口b2与执行单元3中的第二电机32连接，通过其输出端口b3与执行单元3中的第二电机33连接，传感系统2与成像设备4连接，传感系统2与控制单元1中的微处理器输入端口a连接。

具体实施方式二：本实施方式是对具体实施方式一作进一步说明，所述传感系统2包括三轴加速度计和三轴陀螺仪。