发明名称 |
一种框架式三自由度云台控制系统的控制方法 |
摘要 |
本发明公开了一种框架式三自由度云台控制系统的控制方法,该系统包括外、中、内三个框架、控制各个框架动作的电机、齿轮减速机构、用于位置和速度检测的传感器模块。云台的方位微调和俯仰控制采用稀土永磁直流力矩电机直接驱动。其控制方法是:外框架采用普通直流电机和一对减速齿轮机构实现方位粗调,由稀土永磁直流力矩电机直接驱动的中框架结构实现拍摄装置的俯仰运动控制,由稀土永磁直流力矩电机直接驱动的内框架结构实现拍摄装置的方位微调。本发明方法传动效率高,转动惯量小,机电时间常数小,快速启动性能好。能够长时间工作在堵转,实现无级调速且调速范围宽,能够实现方位和俯仰的精确快速控制,适用于航空拍摄以及多种航天应用。 |
申请公布号 |
CN102621995B |
申请公布日期 |
2014.07.09 |
申请号 |
CN201210101897.8 |
申请日期 |
2012.04.09 |
申请人 |
华南农业大学 |
发明人 |
张铁民;尹选春;张征 |
分类号 |
G05D3/12(2006.01)I;H04N7/18(2006.01)I;H04N5/232(2006.01)I |
主分类号 |
G05D3/12(2006.01)I |
代理机构 |
广州市华学知识产权代理有限公司 44245 |
代理人 |
杨晓松 |
主权项 |
一种框架式三自由度云台控制系统的控制方法,其特征在于,所述框架式三自由度云台控制系统包括第一支座安装板、第二支座安装板、外框架驱动电机、齿轮减速机构、内框架稀土永磁直流力矩电机、中框架稀土永磁直流力矩电机、传感器模块、内框架、中框架、外框架和电机控制模块,所述第一支座安装板与外部固定连接,齿轮减速机构设置在第一支座安装板和第二支座安装板上,外框架设置在第二支座安装板上,外框架驱动电机通过驱动齿轮减速机构进而驱动外框架进行方位角调节;中框架与外框架连接,中框架稀土永磁直流力矩电机用于驱动中框架进行俯仰角调节;内框架与中框架连接,内框架稀土永磁直流力矩电机用于驱动内框架进行方位角调节;传感器模块包括3组传感器,分别用于检测内框架、中框架、外框架的位置和转动速率,传感器模块与电机控制模块相连,外框架驱动电机、内框架稀土永磁直流力矩电机、中框架稀土永磁直流力矩电机均分别与电机控制模块相连,电机控制模块用于接收各个传感器信号并根据信号向电机发出控制信号;内框架内固定设置一个安装板,检测装置固定安装在安装板上;所述控制方法包括以下步骤:(1)对方位和俯仰角度的调节:首先将待跟踪拍摄的目标相对惯性空间坐标系的三维坐标与检测装置当前相对于惯性坐标系的三维坐标进行比对,根据坐标差值再结合机构运动学分析,利用矩阵坐标变换得出检测装置转向目标位置所需的方位角和俯仰角度;然后将上述方位角与俯仰角度信息经功率放大器放大后发送到外框架驱动电机和中框架稀土永磁直流力矩电机进行调节,外框架驱动电机根据方位角信息对方位进行调节,中框架稀土永磁直流力矩电机对俯仰角度进行调节;上述调节完成后,再次将待跟踪拍摄目标的方位角度信息与当前的角度信息进行比较得出新的方位角差值,如果此方位角差值不为0,则将此方位角差值经功率放大器放大后发送到内框架稀土永磁直流力矩电机,内框架稀土永磁直流力矩电机对方位进行进一步调节;在上述调节过程中,各电机一旦完成目标的位置信息差值调节,则此电机停止运动,待所有电机均停止动作,则调节完成;(2)对速度的调节:根据目标运动情况、拍摄图像的质量要求、目标与当前检测装置三维位置信息,得出拍摄的最优时间和所需转过的方位角度和俯仰角度,进而得到最优运行速度,速度大小的调节采用PWM的占空比可调的调节方式。 |
地址 |
510642 广东省广州市天河区五山路483号 |