[发明专利]一种云台控制系统及其控制方法和装置

说明书

本发明公开一种云台控制系统及其控制方法和装置，包括第一角度传感器、第二角度传感器、电机驱动电路和控制器，第一角度传感器检测所述云台电机轴的角度，第二角度传感器检测传动机构输出轴的角度，控制器根据第一角度传感器和第二角度传感器的检测数据，通过电机驱动电路对云台电机的转速进行控制，进而通过传动机构实现实际角度的输出。在云台电机转轴与传动机构输出轴分别安装了角度传感器，通过对角度传感器输出数据的融合处理，实现云台输出转角的准确估计，为云台姿态控制提供准确的转角数据；且，将电机转速信息引入控制环路，有效克服云台的传动机构运动过程中摩擦阻力导致各自由度转速不均匀现象。

技术领域

本发明涉及云台技术领域，更具体地说，涉及一种云台控制系统及其控制方法和装置。

背景技术

云台是一种可以搭载摄像机，且能够在水平和垂直方向转动的承载设备，在摄影、安防、机器人等领域应用广泛。目前，常用的电控云台通常具备水平和垂直两个自由度，云台控制器依据各自由度上安装的角度传感器控制云台电机旋转，实现对云台姿态的控制，进而完成特定区域图像、视频等信息的连续或定点采集。

根据角度传感器安装位置的不同，现有电控云台通常有两种类型。一种是仅在云台电机轴或传动机构输入轴安全角度传感器的云台。这类云台可以实现对云台输出轴转角微小增量的精确控制，但是也存在易受传动机构机械回差影响，导致云台重复定位精度较差的问题。另一种是仅在传动机构输出轴安装角度传感器的云台。这类云台由于角度传感器可精确反应云台输出轴转角，因此具有良好的重复定位精度，但是由于云台电机转动过程中，转速无法实现闭环控制，传动机构摩擦阻力的不均匀会导致云台转动过程中转速出现波动，同时也难以实现对云台输出轴转角微小增量的精确控制。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种云台控制系统及其控制方法和装置，欲实现提高云台控制的精度性和稳定性的目的。

为了实现上述目的，现提出的方案如下：

一种云台控制系统，包括：第一角度传感器、第二角度传感器、电机驱动电路和控制器；

所述第一角度传感器设置在云台电机轴，用于检测所述云台电机轴的转角；

所述第二角度传感器设置在传动机构输出轴，用于检测所述传动机构输出轴的转角；

所述控制器分别与所述第一角度传感器、所述第二角度传感器、以及所述电机驱动电路连接，用于根据所述第一角度传感器和所述第二角度传感器的检测数据，通过所述电机驱动电路对云台电机的转速进行控制。

一种云台控制系统的控制方法，应用于上述控制器，所述方法包括：

获取第一角度和第二角度，所述第一角度为所述云台电机轴的转角，所述第二角度为所述传动机构输出轴的转角；

根据所述第一角度和所述第二角度，计算得到所述传动机构输出轴的估计角度；

将所述传动机构输出轴的期望角度减去所述估计角度的差值，作为第一PID(proportion、integral、derivative，比例-积分-微分)控制的输入计算得到所述云台电机的目标转速；

根据所述第一角度，计算得到所述云台电机的实际转速；

将所述云台电机的目标转速减去所述实际转速的差值，作为第二PID控制的输入计算得到所述云台电机的转速控制信号；

将所述转速控制信号发送至所述电机驱动电路，以控制所述云台电机的转速。

一种云台控制系统的控制装置，应用于上述控制器，所述装置包括：

角度获取单元，用于获取第一角度和第二角度，所述第一角度为所述云台电机轴的转角，所述第二角度为所述传动机构输出轴的转角；