CN108732922A - 一种稳定器控制系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种稳定器控制系统及控制方法，包括检测装置、控制装置、驱动装置、反馈装置和电动机；所述检测装置检测所述稳定器的姿态信息，并将姿态信息传输至所述控制装置中；所述控制装置的第一输入端与所述检测装置电连接，所述控制装置接收所述检测装置的姿态信号，并根据预定的控制策略向所述驱动装置发出指令；所述驱动装置的输入端与所述控制装置的输出端电连接，所述驱动装置的输出端与所述电动机电连接，所述驱动装置接收所述控制装置的指令，并根据指令调节所述电动机的转速；所述反馈装置检测所述电动机的转速，并将检测的所述电动机的转速传输至所述控制装置中。

Description

一种稳定器控制系统及控制方法

技术领域

本发明涉及稳定器技术领域，尤其涉及一种稳定器控制系统及控制方法。

背景技术

稳定器是用以实现目标载体的固定、调节目标载体的姿态(例如：方向、横滚和俯仰)和使目标载体稳定保持在确定的姿态上，从而实现目标载体的稳定、流畅且多角度拍摄。目前，目标载体有手机、摄像机和照相机。

目前现有的稳定器的算法只能适配一种重量和尺寸的拍摄设备，当遇到不同重量和尺寸的拍摄设备时，则稳定器的控制效果则不佳。

发明内容

基于此，本发明的目的在于提供一种稳定器控制系统及控制方法，以解决现有技术中稳定器的算法只能适配一种重量和尺寸的拍摄设备，从而造成稳定器的控制效果不佳的问题。

本发明的技术方案为：一种稳定器控制系统，包括检测装置、控制装置、驱动装置、反馈装置和电动机；

所述检测装置检测所述稳定器的姿态信息，并将姿态信息传输至所述控制装置中；

所述控制装置的第一输入端与所述检测装置电连接，所述控制装置接收所述检测装置的姿态信号，并根据预定的控制策略向所述驱动装置发出指令；

所述驱动装置的输入端与所述控制装置的输出端电连接，所述驱动装置的输出端与所述电动机电连接，所述驱动装置接收所述控制装置的指令，并根据指令调节所述电动机的转速；

所述反馈装置检测所述电动机的转速，并将检测的所述电动机的转速传输至所述控制装置中。

可选的，所述检测装置为陀螺仪，所述陀螺仪检测所述稳定器的姿态信息，并将姿态信息传输至所述控制装置中。

可选的，所述电动机为无刷电动机。

可选的，所述反馈装置为磁编码器，所述磁编码器检测所述电动机的转速，并将所述电动机的转速反馈至所述控制装置。

可选的，所述驱动装置为FOC矢量控制变频器。

为了达到相同的目的，本发明还提供了一种稳定器控制方法，包括如下步骤：

S1、获取目标载体的实际角速度信号；

S2、接收来所述载体的实际角速度信号，并且对目标载体的目标角速度信号进行偏差计算，生成偏差值；

S3、对所述偏差值进行串级PID控制处理，得到所述偏差值对应的PID值，将所述偏差值对应的PID值进行处理，输出调节信号至所述驱动装置；

S4、根据所述调节信号，控制所述电动机的转速；

S5、实时检测所述电动机的转速以得出所述电动机的转速反馈信号，并将所述电动机的转速反馈信号反馈至控制装置以调整所述偏差值对应的PID值。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：

本发明的稳定器控制系统，包括检测装置、控制装置、驱动装置、反馈装置和电动机，检测装置检测稳定器的姿态信息，并将姿态信息传输至控制装置中；控制装置的第一输入端与检测装置电连接，控制装置接收检测装置的姿态信号，并根据预定的控制策略向驱动装置发出指令；驱动装置的输入端与控制装置的输出端电连接，驱动装置的输出端与电动机电连接，驱动装置接收控制装置的指令，并根据指令调节电动机的转速；反馈装置检测电动机的转速，并将检测的电动机的转速传输至控制装置中。可以看出，本发明所提供的稳定器控制系统，可以实时地检测出目标载体的姿态信息，当不同重量和尺寸的目标载体设在稳定器上时，检测装置检测到的姿态信息也不一样，控制装置所接收到的姿态信息也不一样，且控制装置能根据接收到的姿态信息，控制装置根据预定的控制策略进行控制，当检测装置检测到的姿态信息与预先设定的姿态信息特征值不一样时，控制装置向驱动装置发出调节信号，驱动装置调节电动机的状态，电动机状态的改变进而使得稳定器能适应不同的目标载体。

本发明的稳定器控制方法是基于稳定器控制系统进行的，该控制方法的可靠性和效率高，通过设置偏差值，能使得控制器能根据偏差值发出指令调整电动机的运动状态；通过串级PID控制处理，能使得控制装置根据表现的偏差自适应的选择PID的特征值，满足目标载体在稳定器的放置稳定性；通过设置反馈装置，使控制装置、驱动装置、电动机和反馈装置之间形成闭环系统，从而达到自适应匹配的PID特征值，电动机的振动状态反映出目标载体的振动状态，根据电动机的振动状态，不断调整PID范围，从而达到自适应匹配的PID特征值；综上，当稳定器上放置不同重量的目标载体时，由于目标载体的转动惯量不同，检测装置的方差也不同，控制器所求得的偏差值也不同，控制器通过串级PID控制处理所得到的PID的特征值也不同，从而控制器能发出调节信号以调节电动机的信号，因此，能实现自适应的调整PID特征值，以实现适应不同目标载体。

附图说明

图1是本发明的稳定器控制系统的硬件原理图。

图2是本发明的稳定器控制方法的流程图。

附图标记说明：

1、目标载体；2、检测装置；3、控制控制；4、驱动装置；5、电动机；6、反馈装置。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动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。

如图1所示，本发明实施例所提供的一种稳定器控制系统，其包括检测装置2、控制装置3、驱动装置4、反馈装置6和电动机5；

检测装置2检测稳定器的姿态信息，并将姿态信息传输至控制装置3中；

控制装置3的第一输入端与检测装置2电连接，控制装置3接收检测装置2的姿态信号，并根据预定的控制策略向驱动装置4发出指令；

驱动装置4的输入端与控制装置3的输出端电连接，驱动装置4的输出端与电动机5电连接，驱动装置4接收控制装置3的指令，并根据指令调节电动机5的转速；

反馈装置6检测电动机5的转速，并将检测的电动机5的转速传输至控制装置3中。

基于上述设置，本发明的稳定器控制系统，包括检测装置2、控制装置3、驱动装置4、反馈装置6和电动机5，检测装置2检测稳定器的姿态信息，并将姿态信息传输至控制装置3中；控制装置3的第一输入端与检测装置2电连接，控制装置3接收检测装置2的姿态信号，并根据预定的控制策略向驱动装置4发出指令；驱动装置4的输入端与控制装置3的输出端电连接，驱动装置4的输出端与电动机5电连接，驱动装置4接收控制装置3的指令，并根据指令调节电动机5的转速；反馈装置6检测电动机5的转速，并将检测的电动机5的转速传输至控制装置3中。可以看出，本发明所提供的稳定器控制系统，可以实时地检测出目标载体1的姿态信息，当不同重量和尺寸的目标载体1设在稳定器上时，检测装置2检测到的姿态信息也不一样，控制装置3所接收到的姿态信息也不一样，且控制装置3能根据接收到的姿态信息，控制装置3根据预定的控制策略进行控制，当检测装置2检测到的姿态信息与预先设定的姿态信息特征值不一样时，控制装置3向驱动装置4发出调节信号，驱动装置4调节电动机5的状态，电动机5状态的改变进而使得稳定器能适应不同的目标载体1。

本实施例中，如图1所示，为了提高检测装置2对设在稳定器中的目标载体1的基本参数的检测，检测装置2为陀螺仪，陀螺仪检测稳定器的姿态信息，并将姿态信息传输至控制装置3中。具体的，当设在稳定器中的目标载体1的重量和尺寸不一样时，即目标载体1的转动惯量也不一样，进而陀螺仪的方差不同，因此，能反映目标载体1在稳定器中的振动情况。

本实施例中，如图1所示，为了提高整个控制系统的工作稳定性和工作效率，电动机5为无刷电动机5。无刷电机具有无电刷、低干扰、噪音低、运转顺畅、寿命长和维护成本低的特点。

本实施例中，如图1所示，为了更好的感应电动机5的运动状态的变化，反馈装置6为磁编码器，磁编码器检测电动机5的转速，并将电动机5的转速反馈至控制装置3。具体的，磁编码器检测目标载体1的转速信息，并且将目标载体1的转速信息转换为电信号输出，作为运动控制的反馈，传递给控制装置3。

本实施例中，如图1所示，为了更好的控制电动机5的转速，驱动装置为FOC矢量控制变频器，FOC矢量控制变频器主要是用于调节电动机5的转速，从而能使得稳定器能更好的适应不同重量和尺寸的目标载体1。

本实施例中，如图2所示，为了达到相同的目的，本发明还提供一种稳定器控制方法，其包括如下步骤：

S1、获取目标载体1的实际角速度信号；

S2、接收目标载体1的实际角速度信号，并且对目标载体1的目标角速度信号进行偏差计算，生成偏差值；

S3、对偏差值进行串级PID控制处理，得到对应的操作变量，并对操作变量进行处理，生成处理后的操作变量输出至驱动装置；

S4、根据处理后的操作变量，控制电动机5的转速；

S5、实时检测电动机5的转速以得出电动机5的转速反馈信号，并将电动机5的反馈信号反馈至控制装置3。

具体的，步骤S1中，检测装置2为陀螺仪，陀螺仪检测目标载体1的角速度，能为控制装置3提供目标载体1的角速度信息；步骤S2中，控制装置3对目标载体1的实际角速度信号和稳定器的目标角速度信号进行偏差计算，得出目标载体1的实际角速度信号和稳定器的目标角速度信号之间的偏差值，从而得出电动机5需要调整的转速的大小值；步骤S3中，控制装置3通过串级PID控制对偏差值进行处理，能有效增强控制装置3的稳定性，提高了偏差值的变化灵敏度，并且串级PID控制具有较好的鲁棒性和自适应能力，从而将偏差值逐渐调整至系统所需的PID值，由于目标载体的转动惯量不同，检测装置的方差也不同，控制器所求得的偏差值也不同，控制器通过串级PID控制处理所得到的PID的特征值也不同，从而控制器能发出调节信号以调节电动机的信号，因此，能实现自适应的调整PID特征值，以实现适应不同目标载体；步骤S4中，驱动装置为FOC矢量控制变频器，FOC矢量控制变频器能够调节其自身的输出频率、输出电压的大小或角度，而FOC矢量控制变频器与电动机5电连接，从而能实现控制电动机5的转速；步骤S5中，反馈装置6为磁编码器，磁编码器实时检测电动机5的转速得出电动机5的转速反馈信号，进一步确定电动机5的转速能否使得目标载体1在稳定器中稳定放置，控制装置3将反馈信号与目标载体1的目标姿态信息进行对比，调节输出的操作变量，使控制装置3、驱动装置4、电动机5和反馈装置6之间形成闭环系统，电动机5的振动状态反映出目标载体1的振动状态，根据电动机5的振动状态，不断调整PID范围，从而达到自适应匹配的PID特征值。

本发明的稳定器控制方法是基于稳定器控制系统进行的，该控制方法的可靠性和效率高。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种稳定器控制系统，其特征在于，包括检测装置、控制装置、驱动装置、反馈装置和电动机；

所述检测装置检测所述稳定器的姿态信息，并将姿态信息传输至所述控制装置中；

所述控制装置的第一输入端与所述检测装置电连接，所述控制装置接收所述检测装置的姿态信号，并根据预定的控制策略向所述驱动装置发出指令；

所述驱动装置的输入端与所述控制装置的输出端电连接，所述驱动装置的输出端与所述电动机电连接，所述驱动装置接收所述控制装置的指令，并根据指令调节所述电动机的转速；

所述反馈装置检测所述电动机的转速，并将检测的所述电动机的转速传输至所述控制装置中。

2.如权利要求1所述的稳定器控制系统，其特征在于，所述检测装置为陀螺仪，所述陀螺仪检测所述稳定器的姿态信息，并将姿态信息传输至所述控制装置中。

3.如权利要求1所述的稳定器控制系统，其特征在于，所述电动机为无刷电动机。

4.如权利要求1所述的稳定器控制系统，其特征在于，所述反馈装置为磁编码器，所述磁编码器检测所述电动机的转速，并将所述电动机的转速反馈至所述控制装置。

5.如权利要求1所述的稳定器控制方法，其特征在于，所述驱动装置为FOC矢量控制变频器。

6.一种稳定器控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、获取目标载体的实际角速度信号；

S2、接收来所述载体的实际角速度信号，并且对目标载体的目标角速度信号进行偏差计算，生成偏差值；

S3、对所述偏差值进行串级PID控制处理，得到所述偏差值对应的PID值，将所述偏差值对应的PID值进行处理，输出调节信号至所述驱动装置；

S4、根据所述调节信号，控制所述电动机的转速；

S5、实时检测所述电动机的转速以得出所述电动机的转速反馈信号，并将所述电动机的转速反馈信号反馈至控制装置以调整所述偏差值对应的PID值。