CN107977021A - 一种云台舵机的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种云台舵机的控制方法，将飞行器的下行数据按组别排列，其中至少包括飞行器俯仰姿态数据，当读取到飞行器俯仰姿态时，执行以下步骤：S1)通过函数把字符串Angle转换为浮点数，解析得出俯仰角α，Angle是飞行器俯仰姿态数据；S2)根据舵机控制摆动角度β计算舵机实际要转动的角度γ；S3)根据舵机实际要转动的角度得出舵机的控制脉冲宽度。本发明通过增加舵机角度补偿，使得不管飞行器姿态怎样变化，都能保证舵机在向前转动或向后转动或滚转方向上转动的角度相对垂直方向与目标角度基本一致。

Description

一种云台舵机的控制方法

技术领域

本发明涉及无人飞行器技术领域，尤其涉及一种云台舵机的控制方法。

背景技术

随着科学技术的发展，无人飞行器的应用越来越广泛，包括消防、公共安全、电站巡检等各个方面，无人飞行器具有近距离勘察、地面遥控、反应迅速，机动能力强的强大优势，使得其应用具有多个优点。近年，由于数字化城市建设、安防、森林防火等需求，需要通过航拍的方式构建三维地理信息图。无人机由于轻便灵活、编程能力强、环境要求低等优点，可以做到随时需要随时起飞。三维建模的拍摄常采用倾斜摄影技术，倾斜摄影技术是国际测绘领域近些年发展起来的一项摄影建模技术，它颠覆了以往正射影像只能从垂直角度拍摄的局限，通过五个不同的角度采集影像，能建立真实的地物三维模型。拍摄通过是依靠挂载在无人机云台上的相机来完成的，由于在无人机飞行时，其机身与云台的角度与位置并不相同，云台相对于机身存在角度偏移的现象，现有的云台舵机没有对云台偏移角度去监测与校正，使相机的实际拍摄角度与地面站的遥控命令存在偏差，从而影响拍摄效果。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种云台舵机的控制方法，通过读取飞行器的姿态，控制舵机转动的时候增加一个补偿角度，从而使云台偏移的角度相对垂直方向或者平行方向与目标值基本一致，消除误差值，增强了拍照和录像的质量，以克服现有技术中的不足之处。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案是：一种云台舵机的控制方法，将飞行器的下行数据按组别排列，其中至少包括飞行器俯仰姿态数据，当读取到飞行器俯仰姿态时，执行以下步骤：S1)通过函数把字符串Angle转换为浮点数，解析得出俯仰角α，Angle是飞行器俯仰姿态数据；S2)根据舵机控制摆动角度β计算舵机实际要转动的角度γ；S3)根据舵机实际要转动的角度得出舵机的控制脉冲宽度。

步骤S1)所述函数的公式是：α＝atof(Angle)，步骤S2)中，γ＝β—α；其中，舵机向前摆动时，β取正值，舵机向后摆动时，β取负值；飞行器俯角姿态时，α为负值，飞行器仰角姿态时，α取正值；步骤S3)中，舵机的控制脉冲宽度为：PPM＝1.52–γ/3.14*180/100(ms)。

舵机初始角度为90°，舵机初始状态为垂直向下。

舵机脉冲周期为20ms，脉冲宽度在0.92-2.12ms间变化，角度与脉宽的对应关系为：0.1ms对应10°。

本发明的有益效果是：本发明通过增加舵机角度补偿，使得不管飞行器姿态怎样变化，都能保证舵机在向前转动或向后转动或滚转方向上转动的角度相对垂直方向与目标角度基本一致。

附图说明

图1为本发明云台舵机的控制流程示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“前后”、“上”、“下”、“左”、“右”、“垂直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应作广义理解，例如，可以是固定连接。也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明的具体含义。

参见图1，一种云台舵机的控制方法，将飞行器的下行数据按组别排列，其中至少包括飞行器俯仰姿态数据，当读取到飞行器俯仰姿态时，执行以下步骤：S1)通过函数把字符串Angle转换为浮点数，解析得出俯仰角α，Angle是飞行器俯仰姿态数据；S2)根据舵机控制摆动角度β计算舵机实际要转动的角度γ；S3)根据舵机实际要转动的角度得出舵机的控制脉冲宽度。

具体是：飞行器下行数据格式以“#”号加序号开头。第七组的第一个数为飞行器滚转姿态，第七组第二个数为飞行器俯仰姿态，通过读取这两个数据可以知道当前飞行器的滚转角度和俯仰角度。格式如下：

接收到完整的一组数据后，判断是否为第七组数据，若是，以“，”为间隔把字符串分割，若只需用到俯仰角度姿态，则读取第二个数，设为Angle，通过以下函数把字符串Angle转换为浮点数，单位为弧度。

α＝atof(Angle)。

舵机为脉冲位置控制(PPM)，脉冲周期为20ms，脉冲宽度在0.92-2.12ms间变化，角度由30°-150°变化，则角度与脉宽的对应关系为：0.1ms对应10°；当脉冲宽度为1.52ms时，云台的方向为90°垂直向下。

舵机云台初始角度为90°垂直向下，若要控制舵机向前摆动角度β，先判断飞行器的俯仰角度α的方向，若α为负，则飞行器的俯角为|α|，舵机应转动的角度为：

γ＝β+|α|；

若α为正，则飞行器的仰角为|α|，舵机应转动的角度为：

γ＝β-|α|；

则最终给舵机的控制脉冲宽度为：

PPM＝1.52–γ/3.14*180/100(ms)；

这样增加角度|α|补偿后，不管飞行器姿态怎样变化，都能保证舵机向前转动的角度相对于垂直方向始终与β基本一致。

若要控制舵机向后摆动角度β，先判断飞行器的俯仰角度α的方向，若α为负，则飞行器的俯角为|α|，舵机应转动的角度为：

γ＝β-|α|；

若α为正，则飞行器的仰角为|α|，舵机应转动的角度为：

γ＝β+|α|；

则最终给舵机的控制脉冲宽度为：

PPM＝1.52+γ/3.14*180/100(ms)；

这样增加角度|α|补偿后，不管飞行器姿态怎样变化，都能保证舵机向后转动的角度相对于垂直方向始终与β基本一致。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员应当理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同替换所限定，在未经创造性劳动所作的改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种云台舵机的控制方法，其特征在于，将飞行器的下行数据按组别排列，其中至少包括飞行器俯仰姿态数据，当读取到飞行器俯仰姿态时，执行以下步骤：

S1)通过函数把字符串Angle转换为浮点数，解析得出俯仰角α，Angle是飞行器俯仰姿态数据；

S2)根据舵机控制摆动角度β计算舵机实际要转动的角度γ；

S3)根据舵机实际要转动的角度得出舵机的控制脉冲宽度。

2.根据权利要求1所述云台舵机的控制方法，其特征在于，步骤S1)所述函数的公式是：α＝atof(Angle)，步骤S2)中，γ＝β—α；其中，舵机向前摆动时，β取正值，舵机向后摆动时，β取负值；飞行器俯角姿态时，α为负值，飞行器仰角姿态时，α取正值；步骤S3)中，舵机的控制脉冲宽度为：PPM＝1.52–γ/3.14*180/100(ms)。

3.根据权利要求2所述云台舵机的控制方法，其特征在于，舵机初始角度为90°，舵机初始状态为垂直向下。

4.根据权利要求3所述云台舵机的控制方法，其特征在于，舵机脉冲周期为20ms，脉冲宽度在0.92-2.12ms间变化，角度与脉宽的对应关系为：0.1ms对应10°。