CN105978441A - 无人机、电机控制装置及方法 - Google Patents

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陈�峰
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Abstract

本发明实施例提出一种无人机、电机控制装置及方法，所述电机控制方法包括：获取所述负载的当前姿态信息、所述负载的目标姿态信息，以及所述负载上一个或多个电机的当前运行参数信息，并依据所述当前姿态信息、所述目标姿态信息和所述当前运行参数信息，得到用于控制所述电机的控制信息；将所述控制信息发送给共享内存存储；从所述共享内存读取所述控制信息，并依据所述控制信息控制所述一个或多个电机的运行。本发明的电机控制装置不需要线缆或PCB走线的连接，减小了硬件尺寸，在芯片内部直接通过共享内存实现，提高了主控单元和执行单元之间数据交互的速度和稳定性。同时，采用相关算法保证电机和云台控制频率和精度不会降低。

Description

无人机、电机控制装置及方法
技术领域
本发明涉及无人机飞行控制技术领域，具体而言，涉及一种无人机、电机控制装置及方法。
背景技术
云台可以与无人机耦合，以用于承载相机、照明灯等。云台设有电机，云台的高速姿态是由电机来实现，电机接受来自控制器的信号精确地运行定位。电动机的控制器包括主控单元和执行单元。主控单元用于传感器数据的处理、以及在无人机飞行过程实现云台增稳、跟随等功能。执行单元则用于依据主控单元的相关数据来控制电机转动。
如图1所示，相关技术的方案是通过主控单元100’实时计算出稳定云台当前姿态所需的俯仰、横滚、航向三个轴上的电机(第一电机610、第二电机620、第三电机630)的力的大小和方向并发送给执行单元(第一执行单元310、第二执行单元320、第三执行单元330)，三个执行单元分别通过驱动电路(第一驱动电路510、第二驱动电路520、第三驱动电路530)控制俯仰、横滚、航向三个轴上的电机(第一电机610、第二电机620、第三电机630)转动，达到增稳的目的。三个执行单元共需要三个处理器(第一处理器410、第二处理器420、第三处理器430)进行控制。而主控单元100’需要另外一个处理器(第四处理器440)控制。该方案中的电机控制电路占用空间较大，PCB布线复杂，因线缆或外部干扰导致系统稳定性较差。并且主控单元100’在将数据传送给执行单元时，由于执行单元的处理延时，导致主控单元100’与执行单元之间通信的效率较低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种无人机、电机控制装置及方法，以解决电机控制电路占用空间较大、印制电路板(Printed Circuit Board，PCB)布线复杂、系统稳定性差、主控单元与执行单元之间通信的效率较低等技术问题。
为了实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：
第一方面，本发明实施例提供了一种电机控制装置，用于控制负载上的一个或多个电机，所述电机控制装置包括：执行单元、主控单元以及共享内存，所述主控单元用于获取所述负载的当前姿态信息、所述负载的目标姿态信息，以及所述负载上一个或多个电机的当前运行参数信息，所述主控单元依据所述当前姿态信息、所述目标姿态信息和所述当前运行参数信息，得到用于控制所述电机的控制信息，并将所述控制信息发送给共享内存存储；所述执行单元用于从所述共享内存读取所述控制信息，并依据所述控制信息控制所述一个或多个电机的运行。
第二方面，本发明实施例还提供了一种电机控制装置，用于控制负载上的一个或多个电机，所述电机控制装置包括：执行模块、主控模块以及数据存储模块，所述主控模块用于获取所述负载的当前姿态信息、所述负载的目标姿态信息，以及所述负载上一个或多个电机的当前运行参数信息，所述主控模块依据所述当前姿态信息、所述目标姿态信息和所述当前运行参数信息，得到用于控制所述电机的控制信息，并将所述控制信息发送给数据存储模块存储；所述执行模块用于从所述数据存储模块读取所述控制信息，并依据所述控制信息控制所述一个或多个电机的运行。
第三方面，本发明实施例还提供了一种电机控制方法，用于控制负载上的一个或多个电机，所述电机控制方法包括：获取所述负载的当前姿态信息、所述负载的目标姿态信息，以及所述负载上一个或多个电机的当前运行参数信息，并依据所述当前姿态信息、所述目标姿态信息和所述当前运行参数信息，得到用于控制所述电机的控制信息；将所述控制信息发送给共享内存存储；从所述共享内存读取所述控制信息，并依据所述控制信息控制所述一个或多个电机的运行。
第四方面，本发明实施例还提供了一种无人机，所述无人机包括前述的电机控制装置。
本发明实施例提供的无人机、电机控制装置及方法，通过获取所述负载的当前姿态信息、所述负载的目标姿态信息，以及所述负载上一个或多个电机的当前运行参数信息，并依据所述当前姿态信息、所述目标姿态信息和所述当前运行参数信息，得到用于控制所述电机的控制信息；将所述控制信息发送给共享内存存储；从所述共享内存读取所述控制信息，并依据所述控制信息控制所述一个或多个电机的运行。本发明的无人机、电机控制装置及方法不再需要线缆或PCB走线的连接，减小了硬件尺寸，并且在芯片内部直接通过共享内存实现，所以通讯可靠性高，杜绝了因通讯线路断开而产生某个或某些电机不响应的隐患，提高了主控单元和执行单元之间数据交互的速度和稳定性。同时，采用包括磁场导向控制(FieldOriented Control，FOC)算法在内的运算采用了定点运算和整形数据的移位实现，三角函数运算采用查表法，保证了电机控制频率和精度不会降低，负载的控制频率和精度不会降低。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1示出了相关技术的电机控制系统的结构框图；
图2示出了本发明实施例提供的电机控制装置的结构框图；
图3示出了本发明另一实施例提供的电机控制装置的结构框图；
图4示出了本发明又一实施例提供的电机控制装置的结构框图；
图5示出了应用本发明实施例提供的电机控制装置的电机控制系统的结构框图；
图6示出了利用本发明实施例提供的执行电路控制电机的流程框图；
图7示出了本发明实施例提供的电机控制方法的流程图；
图8示出了本发明实施例提供的电机控制装置的功能模块图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
第一实施例
图2示出了本发明实施例提供的电机控制装置的结构框图，本发明实施例提供的电机控制装置用于通过控制负载上的一个或多个电机，以将负载调整为目标姿态。本发明实施例提供的电机控制装置包括：主控单元100、共享内存200以及执行单元300，所述主控单元100设置于第一处理器140，所述执行单元300设置于第二处理器340，并且所述第一处理器140、共享内存200以及第二处理器340可以集成于第一系统芯片410上。主控单元100和执行单元300之间通过共享内存200实现数据交互。
如图3所示，在另一实施例中，第一处理器140可以设置于第一系统芯片410上，第二处理器340可以设置于第二系统芯片420上。
如图4所示，在又一实施例中，主控单元100和执行单元300可以均设置于第一处理器140，第一处理器140和共享内存200可以设置于第一系统芯片410上。
执行单元300用于获取负载上一个或多个电机的当前运行参数信息并存储于共享内存200。
请参阅图5，以负载为云台为例，示出了应用本发明提供的电机控制装置的电机控制系统的结构框图。主控单元100与测量单元800电连接。执行单元300分别通过第一驱动电路510与第一电机610电连接、通过第二驱动电路520与第二电机620电连接、以及通过第三驱动电路530与第三电机630电连接。在本发明实施例中，可以通过对三轴电机(第一电机610、第二电机620以及第三电机630)中的其中至少一个电机进行控制，以通过电机的动作使云台达到目标姿态，实现云台的增稳或者使云台倾斜一特定角度。
电机的当前运行参数信息包括：电机的功率，电机的频率，电机的电压和电流，以及电机的当前角度数据等，其中，电机的当前角度数据可以包括电机转子的电角度。在图5中，第一电机610、第二电机620以及第三电机630均设有磁编码器(所述磁编码器也可以替换为其他角度测量传感器或者电机运行参数的传感器)，磁编码器可以获得电机转子在任一时刻的电角度，进而，执行单元300从各电机上的磁编码器获取对应的电机转子的电角度，并将电机转子的电角度上传至共享内存200。
共享内存200用于存储主控单元100与执行单元300之间的交互数据，主控单元100与执行单元300通过读取共享内存200中存储的数据以实现数据交互。
主控单元100用于读取所述共享内存200中的所述电机的当前运行参数信息并依据云台的当前姿态信息、云台的目标姿态信息、以及所述电机的当前运行参数信息计算出控制信息并存储于所述共享内存200，另外，在不需要获取云台的当前姿态信息，只要获取云台的目标姿态信息以及所述电机的当前运行参数信息就可以计算出控制信息的情况下，同样可以把控制信息存储到所述共享内存200。
在主控单元100与执行单元300分别设置于第一处理器140和第二处理器340的情况下，执行单元300将所述云台上一个或多个电机的当前运行参数信息上传到所述共享内存200之后，可以发送第一中断信号并通过共享内存200传输给主控单元100(第一中断信号也可以由执行单元300直接发送给主控单元100)，以使主控单元100中断当前执行的任务而调用第一处理函数，并在第一处理函数中更新当前运行参数信息，以此方式使得主控单元100读取所述共享内存200中的所述云台上一个或多个电机的当前运行参数信息。
在主控单元100与执行单元300均设置于第一处理器140的情况下，执行单元300将所述云台上一个或多个电机的当前运行参数信息上传到所述共享内存200之后，主控单元100直接从所述共享内存200中读取所述电机的当前运行参数信息，而不涉及中断。
测量单元800可以为陀螺仪、加速度计组成的惯性测量单元(InertialMeasurement Unit，IMU)，惯性测量单元可以固定在相机组件上，相机组件固定在云台上，云台的当前姿态信息可以由测量单元800获取，然后，测量单元800将云台的当前姿态信息发送给主控单元100。
如图5所示，主控单元100还可以接收遥控器900发送的云台的目标姿态信息，该目标姿态信息为使云台达到目标姿态的相关数据，例如，使云台左旋30°。
进一步的，主控单元100计算出的控制信息用于对电机进行控制，控制信息包括控制电机进行旋转的力的大小及方向。主控单元100计算控制信息可以通过以下步骤实现：
步骤S100：主控单元100读取固定在相机组件上的惯性测量单元的三轴加速度以及三轴角速度信息，经过卡尔曼滤波算法处理后，获得相机镜头对地的姿态信息(俯仰、横滚、航向角度)以及镜头运动的角速度和加速度。其中，相机镜头对地的姿态信息即为云台的当前姿态信息。
步骤S200：根据三轴电机的磁编码器读取的电机转子的电角度(电机的当前运行参数信息)，可以得到镜头坐标系(镜头坐标系是指：在镜头水平放置的情况下，以水平面内穿过镜头中心并相互垂直的两个轴为X轴和Y轴，以垂直于水平面的方向为Z轴，镜头的运动可相应的带动镜头坐标系运动)到当前云台坐标系(指当前云台三轴电机所处位置所构成的坐标系)的方向余弦矩阵，根据该方向余弦矩阵可以将步骤S100得到的云台的当前姿态信息映射到云台电机轴的转动方向上，以得到云台的当前姿态信息在云台电机轴的转动方向上的信息分量。
步骤S300：根据步骤S200得到的方向余弦矩阵可以将遥控器900发送的云台的目标姿态信息(目标姿态信息是在镜头坐标系下的)映射到当前云台坐标系(指当前云台三轴电机所处位置所构成的坐标系)。
步骤S400：将映射到云台电机轴转动方向上的当前姿态信息和映射到当前云台坐标系的目标姿态信息来进行比例-积分-微分(proportion-integral-derivative，PID)运算，得到用于控制电机的控制信息。然后由主控单元100将该控制信息发送至所述共享内存200进行存储。
执行单元300还用于读取共享内存200中的控制信息并依据所述控制信息对电机进行控制，以通过对电机的控制而将云台调整为目标姿态。
在主控单元100与执行单元300分别设置于第一处理器140和第二处理器340的情况下，主控单元100将所述控制信息发送到所述共享内存200之后，可以发送第二中断信号并通过共享内存200传输给执行单元300(第二中断信号也可以由主控单元100直接发送给执行单元300)，以使执行单元300中断当前执行的任务而调用第二处理函数，并在第二处理函数中更新当前运行参数信息，以此方式使得执行单元300读取所述共享内存200中的所述控制信息。
在主控单元100与执行单元300均设置于第一处理器140的情况下，主控单元100将所述控制信息发送到所述共享内存200之后，执行单元300直接从所述共享内存200读取所述控制信息，而不涉及中断。
图6示出了执行单元300依据控制信息对电机600进行控制的流程框图。电机600设有磁编码器700，由磁编码器700测量电机转子的电角度。执行单元300依据控制信息对电机600进行控制的过程可以通过磁场导向控制(Field Oriented Control，FOC)算法和PID算法实现，具体的实现过程可以如下：
定子A相电流和B相电流通过相电流检测电路被提取出来，然后经过Clarke变换将A相电流和B相电流转换到定子两相坐标系中，得到A相电流分量与B相电流分量。再依据转子电角度利用Park变换将A相电流分量与B相电流分量转换到D-Q旋转坐标系中，得到D轴电流分量与Q轴电流分量，在D-Q坐标系中，Q轴是转子切向，将Q轴顺时针旋转90°则得到D轴。然后，D-Q坐标系中的电流分量再分别与它们的参考输入Iq_ref和Id_ref相比较，其中Id_ref＝0，Iq_ref即为控制信息(包括力的大小和方向)，分别得到Q轴和D轴的电流误差。然后，再将Q轴电流误差和D轴电流误差通过比例积分(proportional integral，PI)控制器获得Q轴和D轴的电压分量。然后，依据转子电角度对电压分量再进行Park逆变换得到定子两相坐标系(A-B坐标系)中的电压分量。然后，对A-B坐标系中的电压分量经过Clarke逆变换得到A相电压分量、B相电压分量。再通过空间矢量脉宽调制(Space Vector Pulse WidthModulation，SVPWM)技术，得到控制定子三相对称绕组的脉宽调制信号的占空比(A相占空比、B相占空比、C相占空比)，最后通过脉宽调制(Pulse Width Modulation，PWM)输出到电机定子三相对称绕组上。以此，依据控制信息实现了对电机的控制。
为保证电机控制频率和精度不会降低，本实施例将包括FOC运算在内的所有浮点运算转换为定点运算，采用增量式PID控制算法替代位置式PID算法，在增量式PID控制算法中，比例项系数Kp和积分项系数Ki较小，并且替代后PID算法运算的乘法部分全部用整型移位实现，不再进行浮点运算。对于Clarke变换和Park变换涉及的三角函数运算，提前计算出三角函数-90°～90°的数值并保存在共享内存200中，需要三角函数运算时直接读取共享内存200中存储的相关数据即可。
第二实施例
图7示出了本发明实施例提供的电机控制方法的流程图。本发明实施例提供的电机控制方法包括以下步骤：
步骤S1，获取负载上一个或多个电机的当前运行参数信息并存储于共享内存。
在本发明实施例中，步骤S1可以由执行单元300实现。电机的当前运行参数信息包括：电机的功率，电机的频率，电机的电压和电流，以及电机的当前角度数据等，其中，电机的当前角度数据可以包括电机转子的电角度。第一电机610、第二电机620以及第三电机630均设有磁编码器，磁编码器可以获得电机转子在任一时刻的电角度，进而，执行单元300从各电机上的磁编码器获取对应的电机转子的电角度，并将电机转子的电角度上传至共享内存200。
步骤S2，获取所述负载的当前姿态信息、所述负载的目标姿态信息，并从所述共享内存200获取所述负载上一个或多个电机的当前运行参数信息，依据所述当前姿态信息、所述目标姿态信息和所述当前运行参数信息，得到用于控制所述电机的控制信息，并存储于共享内存200。
在本发明实施例中，步骤S2可以由主控单元100实现。在主控单元100与执行单元300分别设置于第一处理器140和第二处理器340的情况下，执行单元300将所述负载上一个或多个电机的当前运行参数信息上传到所述共享内存200之后，可以发送第一中断信号并通过共享内存200传输给主控单元100(第一中断信号也可以由执行单元300直接发送给主控单元100)，以使主控单元100中断当前执行的任务而调用第一处理函数，并在第一处理函数中更新当前运行参数信息，以此方式使得主控单元100从所述共享内存200中读取所述负载上一个或多个电机的当前运行参数信息。
在主控单元100与执行单元300均设置于第一处理器140的情况下，执行单元300将所述负载上一个或多个电机的当前运行参数信息上传到所述共享内存200之后，主控单元100直接从所述共享内存200读取所述电机的当前运行参数信息，而不涉及中断。
以负载为云台为例，云台的当前姿态信息可以由测量单元800进行获取，测量单元800可以为陀螺仪、加速度计组成的惯性测量单元，惯性测量单元可以固定在相机组件上，相机组件固定在云台上，然后，测量单元800将云台的当前姿态信息发送给主控单元100。
主控单元100还可以接收遥控器900发送的云台的目标姿态信息，该目标姿态信息为使云台达到目标姿态的相关数据，例如，使云台左旋30°。
进一步的，主控单元100计算出的控制信息用于对电机进行控制，控制信息包括控制电机进行旋转的力的大小及方向。主控单元100计算控制信息可以通过以下步骤实现：
步骤S100：主控单元100读取固定在相机组件上的惯性测量单元的三轴加速度以及三轴角速度信息，经过卡尔曼滤波算法处理后，获得相机镜头对地的姿态信息(俯仰、横滚、航向角度)以及镜头运动的角速度和加速度。其中，相机镜头对地的姿态信息即为云台的当前姿态信息。
步骤S200：根据三轴电机的磁编码器读取的电机转子电角度，可以得到镜头坐标系(镜头坐标系是指：在镜头水平放置的情况下，以水平面内穿过镜头中心并相互垂直的两个轴为X轴和Y轴，以垂直于水平面的方向为Z轴，镜头的运动可相应的带动镜头坐标系运动)到当前云台坐标系(指当前云台三轴电机所处位置所构成的坐标系)的方向余弦矩阵，根据该方向余弦矩阵可以将步骤S100得到的云台的当前姿态信息映射到云台电机轴的转动方向上，以得到云台的当前姿态信息在云台电机轴的转动方向上的信息分量。
步骤S300：根据步骤S200得到的方向余弦矩阵可以将遥控器900发送的云台的目标姿态信息(目标姿态信息是在镜头坐标系下的)映射到当前云台坐标系(指当前云台三轴电机所处位置所构成的坐标系)。
步骤S400：将映射到云台电机轴转动方向上的当前姿态信息和映射到当前云台坐标系的目标姿态信息来进行PID运算，得到对于电机的控制信息。然后由主控单元100将该控制信息发送至所述共享内存200进行存储。
执行单元300还用于读取共享内存200中的控制信息并依据所述控制信息对电机进行控制，以通过对电机的控制而将云台调整为目标姿态。
需要说明的是，上述步骤S100-S400只是计算控制信息的一个较佳实施例，控制信息还可以通过其他算法实现，本发明并不限制控制信息的计算方法。
步骤S3，从所述共享内存200中读取所述控制信息，并依据所述控制信息控制所述一个或多个电机的运行，以将所述负载调整为目标姿态。
在本发明实施例中，步骤S3可以由执行单元300实现。在主控单元100与执行单元300分别设置于第一处理器140和第二处理器340的情况下，主控单元100将所述控制信息发送到所述共享内存200之后，可以发送第二中断信号并通过共享内存200传输给执行单元300(第二中断信号也可以由主控单元100直接发送给执行单元300)，以使执行单元300中断当前执行的任务而调用第二处理函数，并在第二处理函数中更新当前运行参数信息，以此方式使得执行单元300读取所述共享内存200中的所述控制信息。
在主控单元100与执行单元300均设置于第一处理器140的情况下，主控单元100将所述控制信息发送到所述共享内存200之后，执行单元300直接从所述共享内存200读取所述控制信息，而不涉及中断。
执行单元300依据控制信息对电机600进行控制的过程可以通过FOC算法和PID算法实现，具体的实现过程可以如下：
定子A相电流和B相电流通过相电流检测电路被提取出来，然后经过Clarke变换将A相电流和B相电流转换到定子两相坐标系中，得到A相电流分量与B相电流分量。再依据转子电角度利用Park变换将A相电流分量与B相电流分量转换到D-Q旋转坐标系中，得到D轴电流分量与Q轴电流分量，在D-Q坐标系中，Q轴是转子切向，将Q轴顺时针旋转90°则得到D轴。然后，D-Q坐标系中的电流分量再分别与它们的参考输入Iq_ref和Id_ref相比较，其中Id_ref＝0，Iq_ref即为控制信息(包括力的大小和方向)，分别得到Q轴和D轴的电流误差。然后，再将Q轴电流误差和D轴电流误差通过比例积分(proportional integral，PI)控制器获得Q轴和D轴的电压分量。然后，依据转子电角度对电压分量再进行Park逆变换得到定子两相坐标系(A-B坐标系)中的电压分量。然后，对A-B坐标系中的电压分量经过Clarke逆变换得到A相电压分量、B相电压分量。再通过空间矢量脉宽调制(Space Vector Pulse WidthModulation，SVPWM)技术，得到控制定子三相对称绕组的脉宽调制信号的占空比(A相占空比、B相占空比、C相占空比)，最后通过脉宽调制(Pulse Width Modulation，PWM)输出到电机定子三相对称绕组上。以此，依据控制信息实现了对电机600的控制。
为保证电机控制频率和精度不会降低，本实施例将包括FOC算法在内的所有浮点运算转换为定点运算，采用增量式PID控制算法替代位置式PID算法，在增量式PID控制算法中，比例项系数Kp和积分项系数Ki较小，并且替代后PID算法运算的乘法部分全部用整型移位实现，不再进行浮点运算。对于Clarke变换和Park变换涉及的三角函数运算，提前计算出三角函数-90°～90°的数值并保存在共享内存200中，需要三角函数运算时可以采用查表法直接读取共享内存200中存储的相关数据即可。
需要说明的是，上述过程只是执行单元300依据一个电机600的控制信息对电机600进行控制的过程，可以理解，执行单元300还可以依据与图5中三轴电机(第一电机610、第二电机620、第三电机630)对应的控制信息来分别或同时控制相应的电机，以实现云台增稳或使云台调整至一目标姿态。
需要说明的是，本发明实施例提供的电机控制装置和方法还可应用于搭载相机、摄像机，或温度探测器、红外探测器、多光谱扫描仪等感测装置，或喇叭、农药箱的无人机的飞行控制系统(飞控)或其他多电机控制系统中，而不限制于本发明上述的应用于云台的实施例。可以理解，上述的云台、相机、摄像机，或温度探测器、红外探测器、多光谱扫描仪等感测装置，或喇叭、农药箱等可以统称为负载。对应的，本发明实施例提供的电机控制装置和方法可以用于控制上述负载上的电机的运行，以使上述负载调整为目标姿态。
另外，对应于上述基于电机控制方法，在本实施例中，还提供了一种电机控制装置，该装置用于实现上述实施例及优选实施方式，已经进行过说明的不再赘述。如以下所使用的，术语“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管本实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。
如图8所示，该电机控制装置包括：执行模块220、主控模块310以及数据存储模块210，所述主控模块310用于获取所述负载的当前姿态信息、所述负载的目标姿态信息，以及所述负载上一个或多个电机的当前运行参数信息，所述主控模块310依据所述当前姿态信息、所述目标姿态信息和所述当前运行参数信息，得到用于控制所述电机的控制信息，并将所述控制信息发送给数据存储模块存储210；所述执行模块110用于从所述数据存储模块210读取所述控制信息，并依据所述控制信息控制所述一个或多个电机的运行。电机控制系统可以包括存储器、处理器、以及电机控制装置，所述电机控制装置的各软件功能模块可以安装于所述存储器中并由所述处理器执行。
本发明另一实施例还提供了一种无人机，所述无人机包括前述的电机控制装置，所述电机控制装置用于控制无人机上维稳云台上的三轴电机，或者用于控制无人机上的其他负载的电机。
本发明实施例提供的无人机、电机控制装置及方法，通过获取所述负载的当前姿态信息、所述负载的目标姿态信息，以及所述负载上一个或多个电机的当前运行参数信息，并依据所述当前姿态信息、所述目标姿态信息和所述当前运行参数信息，得到用于控制所述电机的控制信息；将所述控制信息发送给共享内存存储；从所述共享内存读取所述控制信息，并依据所述控制信息控制所述一个或多个电机的运行。本发明的无人机、电机控制装置及方法不再需要线缆或PCB走线的连接，减小了硬件尺寸，并且在芯片内部直接通过共享内存实现，所以通讯可靠性高，杜绝了因通讯线路断开而产生某个或某些电机不响应的隐患，提高了主控单元和执行单元之间数据交互的速度和稳定性。同时，采用包括FOC算法在内的运算采用了定点运算和整形数据的移位实现，三角函数运算采用查表法，保证了电机控制频率和精度不会降低，负载的控制频率和精度不会降低。
本发明的实施例还提供了一种存储介质。可选地，在本实施例中，该存储介质被设置为存储用于执行电机控制方法的以下程序代码。
S10，通过获取所述负载的当前姿态信息、所述负载的目标姿态信息，以及所述负载上一个或多个电机的当前运行参数信息，并依据所述当前姿态信息、所述目标姿态信息和所述当前运行参数信息，得到用于控制所述电机的控制信息；
S20，将所述控制信息发送给共享内存存储；
S30，从所述共享内存读取所述控制信息，并依据所述控制信息控制所述一个或多个电机的运行。
另外，该存储介质还被设置为存储用于执行电机控制方法的其他程序代码。
可选地，在本实施例中，上述存储介质可以包括但不限于：U盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random AccessMemory，RAM)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
可选地，在本实施例中，处理器根据存储介质中已存储的程序代码执行上述电机控制方法。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

Claims (16)

1.一种电机控制装置，用于控制负载上的一个或多个电机，其特征在于，所述电机控制装置包括：
执行单元、主控单元以及共享内存，所述主控单元用于获取所述负载的当前姿态信息、所述负载的目标姿态信息，以及所述负载上一个或多个电机的当前运行参数信息，所述主控单元依据所述当前姿态信息、所述目标姿态信息和所述当前运行参数信息，得到用于控制所述电机的控制信息，并将所述控制信息发送给共享内存存储；所述执行单元用于从所述共享内存读取所述控制信息，并依据所述控制信息控制所述一个或多个电机的运行。
2.如权利要求1所述的电机控制装置，其特征在于，所述执行单元还用于将所述负载上一个或多个电机的当前运行参数信息上传到所述共享内存，所述主控单元还用于从所述共享内存获取所述负载上一个或多个电机的当前运行参数信息。
3.如权利要求1所述的电机控制装置，其特征在于，所述主控单元和所述执行单元均设置在第一处理器。
4.如权利要求1所述的电机控制装置，其特征在于，所述主控单元设置在第一处理器，所述执行单元设置在第二处理器，所述第一处理器、第二处理器以及所述共享内存设置在第一系统芯片上。
5.如权利要求1所述的电机控制装置，其特征在于，所述主控单元设置在第一处理器，所述执行单元设置在第二处理器，所述第一处理器设置在第一系统芯片上，所述第二处理器设置在第二系统芯片上。
6.如权利要求1所述的电机控制装置，其特征在于，所述电机的当前运行参数信息包括：所述电机的当前角度数据。
7.一种电机控制装置，用于控制负载上的一个或多个电机，其特征在于，所述电机控制装置包括：
执行模块、主控模块以及数据存储模块，所述主控模块用于获取所述负载的当前姿态信息、所述负载的目标姿态信息，以及所述负载上一个或多个电机的当前运行参数信息，所述主控模块依据所述当前姿态信息、所述目标姿态信息和所述当前运行参数信息，得到用于控制所述电机的控制信息，并将所述控制信息发送给数据存储模块存储；所述执行模块用于从所述数据存储模块读取所述控制信息，并依据所述控制信息控制所述一个或多个电机的运行。
8.一种电机控制方法，用于控制负载上的一个或多个电机，其特征在于，所述电机控制方法包括：
获取所述负载的当前姿态信息、所述负载的目标姿态信息，以及所述负载上一个或多个电机的当前运行参数信息，并依据所述当前姿态信息、所述目标姿态信息和所述当前运行参数信息，得到用于控制所述电机的控制信息；
将所述控制信息发送给共享内存存储；
从所述共享内存读取所述控制信息，并依据所述控制信息控制所述一个或多个电机的运行。
9.如权利要求8所述的电机控制方法，其特征在于，所述获取所述负载上一个或多个电机的当前运行参数信息包括：
从所述共享内存获取所述负载上一个或多个电机的当前运行参数信息，其中，在获取所述负载上一个或多个电机的当前运行参数信息之前还包括：将所述一个或多个电机的当前运行参数信息上传到所述共享内存的步骤。
10.如权利要求8所述的电机控制方法，其特征在于，所述电机的当前运行参数信息包括：所述电机的当前角度数据。
11.如权利要求8所述的电机控制方法，其特征在于，所述电机控制方法还包括：依据所述当前姿态信息、所述目标姿态信息和所述当前运行参数信息，采用增量式PID算法计算出所述控制信息。
12.如权利要求8所述的电机控制方法，其特征在于，所述电机控制方法还包括：将所述控制信息通过定点FOC算法和增量式PID算法进行运算之后再控制所述一个或多个电机的运行。
13.如权利要求12所述的电机控制方法，其特征在于，所述电机控制方法还包括：在执行所述定点FOC算法之前，计算出所述定点FOC算法中涉及的三角函数的数值并保存所述数值在所述共享内存中，以用于在执行所述定点FOC算法时被调用。
14.如权利要求9所述的电机控制方法，其特征在于，所述电机控制方法还包括：在将所述负载上一个或多个电机的当前运行参数信息上传到所述共享内存之后，发送第一中断信号以触发从所述共享内存读取所述负载上一个或多个电机的当前运行参数信息的步骤。
15.如权利要求8所述的电机控制方法，其特征在于，所述电机控制方法还包括：在将所述控制信息发送给共享内存之后发送第二中断信号以触发从所述共享内存读取所述控制信息的步骤。
16.一种无人机，其特征在于，所述无人机包括权利要求1至7任一项所述的电机控制装置。
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