CN104656684A - 一种用单一imu传感器实现三轴无刷电机增稳云台控制的方法 - Google Patents

一种用单一imu传感器实现三轴无刷电机增稳云台控制的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用单一IMU传感器实现三轴无刷电机增稳云台控制的方法，三轴增稳云台通过其俯仰轴、横滚轴和方向轴的检测和控制来稳定目标物体即增稳载体。使用与增稳载体连接的MEMS陀螺3轴角速率，可实现三轴云台电机角速率反馈控制;使用与增稳载体连接的MEMS陀螺、加速度计，可实现三轴云台的姿态角度反馈控制;使用磁编码器计算三轴云台电机角度，可实现三轴云台电机角速率计算和姿态状态信息计算；因此通过使用磁编码器和IMU姿态信息即可实现三轴云台换轴平衡的处理控制。该方法比较简单，而且提高了效率，运用的器件较少，使云台结构简单、紧凑。

Description

一种用单一IMU传感器实现三轴无刷电机增稳云台控制的方法
技术领域
本发明涉及一种控制三轴增稳云台的方法，特别是一种用单一IMU传感器实现三轴无刷电机增稳云台控制的方法。
背景技术
云台是实现目标物体姿态控制的装置，按轴数可分为双轴云台和三轴云台。云台基本工作原理是：发送指令信号——电机按指令转动——目标物体实现姿态调整。三轴增稳云台是一款专门用于云台领域，通过其俯仰、横滚和方向的检测和控制来稳定目标物体即增稳载体，该系统有检测和控制两大部分组成。早起的检测因没有编码器，使电机没有力矩扭力，现在的检测有编码器和霍尔器件，而霍尔器件不能提供绝对角度。现有的检测方案比较少而且复杂。
发明内容
本发明的目的是为克服现有技术的不足，而提供一种用单一IMU传感器实现三轴无刷电机增稳云台控制的方法，该方法所用器件较少，可简单地实现三轴无刷电机增稳云台的控制。
实现本发明目的的技术方案是：
一种用单一IMU传感器实现三轴无刷电机增稳云台控制的方法，包括如下步骤：
（1）在三轴增稳云台的俯仰轴电机、横滚轴电机和方向轴电机上分别设置一个磁编码器，分别检测三个轴的电机角度；
（2）在增稳载体上设置一个MEMS三轴陀螺仪和三轴加速度计，检测三轴云台电机角速率和三轴云台的姿态角度；
（3）分别使用磁编码器和IMU姿态信息计算三轴云台电机角度，三轴云台电机角速率和姿态状态信息，即可实现三轴云台换轴平衡的处理控制。
所述MEMS三轴陀螺仪和三轴加速度计为IMU传感器。
本发明的有益效果是：提供了一种检测和控制云台的新方法，该方法比较简单，而且提高了效率，运用的器件较少，使云台结构简单、紧凑。
附图说明
图1是三轴无刷电机增稳云台的一个实施例的构造图。
图中1.俯仰轴电机 ，2.横滚轴电机，3.方向轴电机，4.姿态板，5.相机。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
参照图1，本发明一种用单一IMU传感器实现三轴无刷电机增稳云台控制的方法，是在俯仰轴、横滚轴和方向轴的盖子里分别有三块控制板，每个板子上都有一个磁编码器，他们分别测量俯仰轴电机（1）、横滚轴电机（2）和方向轴电机（3）的角度，可实现三轴云台电机角速率计算和姿态状态信息计算。姿态板（4）与相机（5）即云台载体相连，姿态板上有MEMS三轴陀螺仪和三轴加速度计，可实现三轴云台电机角速率反馈控制和三轴云台的姿态角度反馈控制。因此，使用磁编码器和IMU（即MEMS三轴陀螺仪和三轴加速度计）姿态信息便可实现三轴云台换轴平衡处理控制。

Claims (2)

1.一种用单一IMU传感器实现三轴无刷电机增稳云台控制的方法，其特征是：包括如下步骤：
（1）在三轴增稳云台的俯仰轴电机、横滚轴电机和方向轴电机上分别设置一个磁编码器，分别检测三个轴的电机角度；
（2）在增稳载体上设置一个MEMS三轴陀螺仪和三轴加速度计，检测三轴云台电机角速率和三轴云台的姿态角度；
（3）分别使用磁编码器和IMU姿态信息计算三轴云台电机角度，三轴云台电机角速率和姿态状态信息，即可实现三轴云台换轴平衡的处理控制。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征是：所述MEMS三轴陀螺仪和三轴加速度计为IMU传感器。
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