CN112230681B - 一种多电机圆盘悬吊控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多电机圆盘悬吊控制系统及方法，包括主控模块、用于指令传输和建模计算；测距模块和角度测量模块，用于测量圆盘系统的高度、角度；无线通信模块，用于传输测量数据；电机及驱动，用于系统动作；联轴器和牵引绳，用于连接电机与圆盘系统。多电机圆盘悬吊控制方法，系统通过自适应建模计算得出激光点达到期望位置所对应的电机PWM控制信号占空比，并以此对实际PID计算进行前馈控制，使各方向电机相互独立运动，运动合成效果即为激光点期望轨迹。采用上述技术方案后，多电机协同控制系统克服了现有查表法技术带来的环境适应性差，智能化程度较低，时间及人力成本高的缺点，提高了系统可靠性、稳态精度、动态性能和智能化程度。

Description

一种多电机圆盘悬吊控制系统及方法

技术领域

本发明涉及电子控制领域，特别涉及一种多电机圆盘悬吊控制系统及方法。

背景技术

伴随着自动化技术的不断发展，单电机的应用己经不能满足高度集成化和智能化系统的使用要求。一个综合的系统往往是由多轴多关节组成，单个电机的控制会影响某一个轴的精度，但当多轴组合在一起时效果不甚理想，尤其是高速高精度领域，对多电机协同控制的需求愈加强烈。而现有精确性较高的多电机协同控制系统主要是利用精密丝杠配合电机搭载相应被控对象使用，在不同任务要求下建立被控对象姿态与精密丝杠旋转圈数的数值关系表，通过查表法实现被控对象姿态改变。当改变系统结构参数或使用环境时需要重新建立数值关系表，导致系统环境适应性差，智能化程度较低，同时会增加系统调试和使用的时间及人力成本。

视觉跟踪是对视频图像序列中的前景运动目标进行检测、提取、识别和跟踪，获得目标的位置、速度、加速度和运动轨迹等，再进行进一步分析处理以完成更高一级的任务。将视觉识别与跟踪技术融入自动控制领域，搭载相应任务负荷，可以广泛应用于工业机器人、3D打印等诸多方面，并为自动控制，先进传感器技术以及计算机科学等诸多技术领域的融合提供了一个平台。

目前缺少一种精确性高、智能化程度高、环境适应能力强、便于调试和操作的多电机协同控制系统将视觉识别与跟踪技术和多电机协同控制技术结合，搭载相应任务负荷，用于基础教学和理论研究。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种多电机圆盘悬吊控制系统及方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

多电机圆盘悬吊控制系统主包括电机、联轴器、遥控模块、支撑框架、电机底座、无线通信主机模块、角度测量模块、无线通信从机模块、主控模块、显示模块、驱动模块、横梁、电机支架、牵引绳、圆盘系统、靶盘、图像处理模块、测距模块、激光指示器，支撑框架各边设有螺孔，各边之间通过带螺孔的三角垫片进行螺栓连接，支撑框架上底设有带螺孔的横梁，横梁与支撑框架连接，且位于支撑框架上底中心位置；支撑框架下底与靶盘连接。

电机固定于电机支架上，电机支架固定于电机底座上，电机底座与支撑框架连接。

联轴器通过D形通孔与电机的转轴进行连接，牵引绳固定并缠绕于联轴器上，牵引绳另一端通过圆盘系统底层的通孔与圆盘系统固定连接，激光指示器通过通孔固定连接于圆盘系统底端，电机转动时带动联轴器转动，实现牵引绳的收放动作，进而带动圆盘系统和激光指示器在高度、横滚、俯仰方向运动。

遥控模块、无线通信从机模块、主控模块、显示模块相互独立，并集成于一块PCB电路板上，PCB电路板和驱动模块、图像处理模块各自独立放置于横梁上且与横梁进行螺栓连接，其中图像处理模块位于横梁中心，且图像处理模块的摄像头朝向支撑框架底边，以保证摄像头获取全部靶盘视野。

无线通信从机模块的输出端、图像处理模块的输出端与主控模块的输入端进行电性连接，主控模块的输出端分别与遥控模块、显示模块、驱动模块的输入端进行电性连接，无线通信主机模块的输入端分别与角度测量模块和测距模块的输出端进行电性连接，驱动模块的输出端和电机进行电性连接。

支撑框架为上底、下底边长相等的立体结构，上底安装横梁，用于固定放置遥控模块、主控模块、显示模块、驱动模块；下底安装固定靶盘，用于规定激光指示器的运动轨迹。

圆盘系统为双层结构，顶层为PCB电路板，用于集成无线通信主机模块、角度测量模块、测距模块和激光指示器；底层为圆台状载体，用于搭载顶层结构并连接牵引绳。

电机底座为带有螺孔和安装槽的亚克力板材，用于在支撑框架上安装固定电机支架。

联轴器为带有D形通孔的圆台状结构体，用于连接电机和牵引绳。

一种多电机圆盘悬吊控制系统的控制方法，包括如下步骤：

步骤(1)：通过遥控模块中的红外遥控器设置激光指示器的动作模式和相应的参数，具体参数为激光指示器发出激光点的期望轨迹与靶盘圆心间的距离；

步骤(2)：主控模块通过红外接收器接收红外遥控器指令并完成自动解码，获取用户输入的模式和参数信息；

步骤(3)：主控模块通过无线通信模块接收角度测量模块和测距模块所测得圆盘系统当前的高度、横滚角度、俯仰角度数值，并发送至显示模块实时显示；

步骤(4)：主控模块根据步骤(2)获得的信息，结合步骤(3)获取的数值进行自适应建模计算，得出激光点到达期望位置处时圆盘系统在横滚方向和俯仰方向的理论角度值、牵引绳的理论绳长改变量、用于控制横滚和俯仰方向电机的理论步进角度及电机转动方向；

步骤(5)：主控模块使用步骤(4)中得到的用于控制横滚和俯仰方向电机的理论步进角度所对应PWM信号占空比进行前馈控制，并使用步骤(3)测量得到的圆盘系统当前的高度、横滚角度、俯仰角度数值分别与步骤(2)所输入的圆盘系统期望高度和步骤(4)自适应建模计算得出的圆盘系统在横滚方向和俯仰方向的理论角度值作差，用所得差值进行位置式PID计算，输出具有占空比为β的PWM信号，输出至驱动模块；

步骤(6)：驱动模块对步骤(5)的PWM信号进行功率级放大，输出至电机；

步骤(7)：各路电机经驱动后步进相应角度，并通过牵引绳带动圆盘系统运动，使激光指示器发出的激光点朝期望轨迹移动；

步骤(8)：主控模块实时检测圆盘系统当前的高度、横滚角度、俯仰角度，当圆盘系统高度达到步骤(2)输入的期望高度且圆盘系统横滚角度和俯仰角度分别达到步骤(4)自适应建模计算得到的圆盘系统在横滚方向和俯仰方向的理论角度值时，电机停止转动，激光点稳定在期望位置处。

当系统工作在目标识别跟踪模式时，图像处理模块对被跟踪目标进行颜色识别，构造LAB颜色空间模型并设置阈值，进而构建掩膜，对目标特征图像进行开运算获取目标中心点的像素坐标，并转换成实际空间坐标，最后传输至主控模块，主控模块用被跟踪目标的位置坐标代替步骤(2)中的参数，重复执行步骤(3)至步骤(8)。

步骤(4)中，自适应建模计算方法包括如下步骤：

步骤①：以靶盘圆心为原点，将激光点期望轨迹上的各点位置与原点间距离h₀分解为横滚方向距离h₁和俯仰方向距离h₂；

步骤②：根据步骤(2)测得圆盘系统距离支撑框架底边高度h，利用公式

和

分别计算激光点到达期望位置处时圆盘系统理论的横滚角度θ₁和俯仰角度θ₂；

步骤③：利用公式

求解出圆盘系统动作前用于控制横滚方向牵引绳的原长度，a为支撑框架高度，r为圆盘系统半径；

步骤④：利用公式

计算出激光点位于期望位置时用于控制横滚方向牵引绳的理论长度，x为圆盘系统倾斜后的高度变化值，满足x＝r*tanθ₁，β为圆盘系统未动作前牵引绳与圆盘系统的夹角；

步骤⑤：利用公式ΔL₁＝L′-L计算出用于控制横滚方向牵引绳的理论绳长改变量，针对ΔL₁的正负关系得出对应电机的转动方向；

步骤⑥：重复步骤③、步骤④、步骤⑤得出用于控制俯仰方向牵引绳的理论绳长改变量ΔL₂及对应电机的转动方向；

步骤⑦：利用公式

和

计算出用于控制横滚和俯仰方向电机的理论步进角度，C为联轴器的周长；

步骤⑧：利用公式

计算出理论步进角度对应的PWM信号占空比，σ为电机的步距角。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明在控制过程中使用自适应建模计算方法，输入目标位置参数后系统自动进行反馈控制，克服了现有多电机协同控制系统使用查表法带来的环境适应性差，智能化程度较低，时间及人力成本高的缺点；

(2)本发明在计算用于控制各电机的PWM信号占空比时使用了前馈控制，在前馈控制的结果中再应用PID计算，在不影响系统稳定性的前提下可以进一步提高系统的稳态精度和动态性能；

(3)本发明中圆盘系统的位姿调整只通过控制牵引绳长度完成，不受丝杠等机械结构的影响；

(4)本发明的模块化程度较高，调参特征明显，可以用于多电机协同控制技术中的PID调参基础教学和理论研究；

(5)本发明实现了视觉识别与跟踪技术和多电机协同控制技术的结合，智能化程度进一步提高；

(6)无线通信模块安装使用较为灵活，在保障信息数据可靠传输的同时可进一步简化系统结构布局及电性连接；

(7)主控模块对各路电机的控制信号进行独立计算、独立输出，确保各路电机的控制相互独立，互不影响，进一步提高了系统的可靠性；

(8)主控器使用低功耗、高主频的STM32处理器，保障了系统的计算速度，进一步提升了系统的实时性。

附图说明

图1为本发明的整体结构主视图；

图2为本发明的整体结构侧视图；

图3为本发明的圆盘系统结构示意图；

图4为本发明的主程序流程图；

图5为本发明中自适应建模计算程序流程图；

图6为本发明中加入前馈控制的PID计算程序流程图；

图7为本发明中自适应建模计算的角度分解示意图；

图8为本发明中自适应建模计算的绳长改变量计算示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1、图2、图3所示，一种多电机圆盘悬吊控制系统，主要由电机1、联轴器2、遥控模块3、支撑框架4、电机底座6、无线通信主机模块7、角度测量模块8、无线通信从机模块10、主控模块11、显示模块12、驱动模块13、横梁14、电机支架15、牵引绳16、圆盘系统17、靶盘18、图像处理模块19、测距模块20、激光指示器21构成。

支撑框架4为上底、下底边长相等且整体高度不低于40cm的立体结构，上底安装横梁14，用于固定放置遥控模块3、主控模块11、显示模块12、驱动模块13；下底安装固定靶盘18，用于规定激光指示器21的运动轨迹。

图像处理模块19为Open-MV及其搭载的单目摄像头，通过颜色识别锁定被跟踪目标并获取其位置坐标信息，经串口通信传送给主控模块11。

圆盘系统17为双层结构，顶层为PCB电路板，用于集成无线通信主机模块7、角度测量模块8、测距模块20和激光指示器21；底层为圆台状载体，用于搭载顶层结构并连接牵引绳16。

测距模块20为US-100超声波测距传感器，用于测量圆盘系统17底面距离靶盘18的高度。

角度测量模块8为GY-25Z姿态传感器，用于测量圆盘系统17在横滚方向和俯仰方向的倾斜角度。

无线通信主机模块7和从机模块10分别为HC-05蓝牙主机和从机，分别用于发送和接收角度测量模块8测得的角度信息和测距模块20测得的高度信息。

显示模块12为OLED显示器，用于实时显示圆盘系统17的高度和倾斜角度及当前工作模式等信息。

遥控模块3由红外遥控器和HS0038红外接收器组成，用户使用红外遥控器进行动作模式选择和相应参数设置；红外接收器用于接收红外遥控器发出的遥控信息，并传送给主控模块11。

主控模块11为STM32处理器，对红外接收器传送的遥控信息进行自动解码，获取用户设置的工作模式及参数，并结合由无线通信从机模块10获取的圆盘系统17高度、倾斜角度等位姿信息进行计算，计算所得控制信号传送至驱动模块13。

驱动模块13为TB6600H步进电机驱动器，将主控模块11的控制信号进行功率级放大后驱动电机1。

电机1为42步进电机，通过联轴器2挂载牵引绳16，进而实现与圆盘系统17的连接。

电机底座6为带有螺孔和安装槽5的亚克力板材，用于在支撑框架4上安装固定电机支架15。

电机支架15带有螺孔，用于固定电机1，调整电机轴的方向。

牵引绳16为无弹力的硬质线材，用于连接电机1和圆盘系统17。

联轴器2为带有D形通孔的圆台状结构体，用于连接电机1和牵引绳16。

靶盘18搭载了由具有一定线宽的圆环和线段组成的形状轨迹，其线宽为系统的误差范围；激光指示器21为圆柱状激光笔，其发出的激光点在误差范围内沿靶盘18轨迹运动，用于指示系统的控制效果。

本发明各结构之间的连接关系如下：

支撑框架4各边设有螺孔，各边之间通过带螺孔的三角垫片9进行螺栓连接，支撑框架4上底设有带螺孔的横梁14，横梁14与支撑框架4进行螺栓连接；支撑框架4下底与靶盘18进行螺栓连接。

电机1通过螺钉连接方式固定于电机支架15上，电机支架15与电机底座6进行螺栓连接，进而固定于电机底座6上，电机底座6与支撑框架4之间通过螺孔进行螺栓连接。

联轴器2通过D形通孔与电机1的转轴进行固定连接，牵引绳16固定并缠绕于联轴器2上，牵引绳16另一端通过圆盘系统17底层的通孔与圆盘系统17固定连接。激光指示器21通过通孔固定连接于圆盘系统17底端。电机1转动时带动联轴器2转动，实现牵引绳16的收放动作，进而带动圆盘系统17和激光指示器21在高度、横滚、俯仰方向运动。

遥控模块3、无线通信从机模块10、主控模块11、显示模块12、驱动模块13、图像处理模块19放置于横梁14上且与横梁14进行螺栓连接，其中图像处理模块19位于横梁14中心，以保证摄像头获取全部靶盘18的视野。

无线通信从机模块10的输出端、图像处理模块19的输出端与主控模块11的输入端进行电性连接，主控模块11的输出端分别与遥控模块3、显示模块12、驱动模块13的输入端进行电性连接。

无线通信主机模块7的输入端分别与角度测量模块8和测距模块20的输出端进行电性连接。

驱动模块13的输出端和电机1进行电性连接。

此外，需对电机1摆放位置、电机1转轴的朝向、牵引绳16与联轴器2的连接顺序做出规定：

电机1在支撑框架4上的位置固定后应满足以下条件，当圆盘系统17仅在牵引绳16的拉力作用下自然静止时，牵引绳16处于拉紧状态，此时圆盘系统17的重心应位于其所在平面的中心，即激光指示器21发出的激光点应垂直照射到靶盘18的圆心。

电机1转轴的朝向、牵引绳16与联轴器2的连接顺序应互相匹配，保证控制横滚方向和俯仰方向的电机1和联轴器2按顺时针方向转动时，与之连接的牵引绳16收放线逻辑保持一致，例如当控制横滚方向的电机1和联轴器2按顺时针方向转动时，与之连接的牵引绳16均应为收线状态。

参照图4所示，具体步骤为：

步骤(1)：通过遥控模块3中的红外遥控器设置激光指示器21的动作模式和相应的参数，具体参数为激光指示器21发出激光点的期望轨迹与靶盘18圆心间的距离。

步骤(2)：主控模块11通过红外接收器接收红外遥控器指令并完成自动解码，获取用户输入的模式和参数信息；

步骤(3)：主控模块11通过无线通信模块接收角度测量模块8和测距模块20所测得圆盘系统17当前的高度、横滚角度、俯仰角度数值，并发送至显示模块12实时显示；

步骤(4)：主控模块11根据步骤(2)获得的信息，结合步骤(3)获取的数值进行自适应建模计算，得出激光点到达期望位置处时圆盘系统17在横滚方向和俯仰方向的理论角度值、牵引绳16的理论绳长改变量、用于控制横滚和俯仰方向电机1的理论步进角度及电机1转动方向；

如图5所示，自适应建模计算方法包括如下步骤：

步骤①：以靶盘18圆心为原点，将激光点期望轨迹上的各点位置与原点间距离h₀分解为横滚方向距离h₁和俯仰方向距离h₂；

步骤②：如图6所示，根据步骤(2)测得圆盘系统17距离支撑框架4底边高度h，利用公式

和

分别计算激光点到达期望位置处时圆盘系统17理论的横滚角度θ₁和俯仰角度θ₂；

步骤③：如图7所示，利用公式

求解出圆盘系统17动作前用于控制横滚方向牵引绳16的原长度，a为支撑框架4高度，r为圆盘系统17半径；

步骤④：如图7所示，利用公式

计算出激光点位于期望位置时用于控制横滚方向牵引绳16的理论长度，x为圆盘系统17倾斜后的高度变化值，满足x＝r*tanθ₁，β为圆盘系统17未动作前牵引绳16与圆盘系统17的夹角；

步骤⑤：利用公式ΔL₁＝L′-L计算出用于控制横滚方向牵引绳16的理论绳长改变量，针对ΔL₁的正负关系得出对应电机1的转动方向；

步骤⑥：重复步骤③、步骤④、步骤⑤得出用于控制俯仰方向牵引绳16的理论绳长改变量ΔL₂及对应电机1的转动方向；

步骤⑦：利用公式

和

计算出用于控制横滚和俯仰方向电机1的理论步进角度，C为联轴器2的周长；

步骤⑧：利用公式

计算出理论步进角度对应的PWM信号占空比，σ为电机1的步距角。

步骤(5)：主控模块11使用步骤(4)中得到的用于控制横滚和俯仰方向电机1的理论步进角度所对应PWM信号占空比进行前馈控制，并使用步骤(3)测量得到的圆盘系统17当前的高度、横滚角度、俯仰角度数值分别与步骤(2)所输入的圆盘系统17期望高度和步骤(4)自适应建模计算得出的圆盘系统17在横滚方向和俯仰方向的理论角度值作差，用所得差值进行位置式PID计算，输出具有占空比为β的PWM信号，输出至驱动模块13；

步骤(6)：驱动模块13对步骤(5)的PWM信号进行功率级放大，输出至电机1；

步骤(7)：各路电机1经驱动后分别动作，步进相应角度，并通过牵引绳16带动圆盘系统17运动，动作合成效果即为使激光指示器21发出的激光点朝期望轨迹移动；

步骤(8)：主控模块11实时检测圆盘系统17当前的高度、横滚角度、俯仰角度，当圆盘系统17高度达到步骤(2)输入的期望高度且圆盘系统17横滚角度和俯仰角度分别达到步骤(4)自适应建模计算得到的圆盘系统17在横滚方向和俯仰方向的理论角度值时，电机1停止转动，激光点稳定在期望位置处。

特别地，当系统工作在目标识别跟踪模式时，图像处理模块19对被跟踪目标进行颜色识别，构造LAB颜色空间模型并设置阈值，进而构建掩膜，对目标特征图像进行开运算获取目标中心点的像素坐标，并转换成实际空间坐标，最后传输至主控模块11，主控模块11用被跟踪目标的位置坐标代替步骤(2)中的参数，重复执行步骤(3)至步骤(8)。

本发明未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述，当然，上述具体实施方式并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述具体实施方式，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应落入本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种多电机圆盘悬吊控制系统，包括电机、联轴器、遥控模块、支撑框架、电机底座、无线通信主机模块、角度测量模块、无线通信从机模块、主控模块、显示模块、驱动模块、横梁、电机支架、牵引绳、圆盘系统、靶盘、图像处理模块、测距模块、激光指示器，其特征在于，支撑框架上底设有带螺孔的横梁，横梁与支撑框架连接，且位于支撑框架上底中心位置，支撑框架下底与靶盘连接，电机底座与支撑框架连接，电机固定于电机支架上，电机支架固定于电机底座上，联轴器通过D形通孔与电机的转轴进行连接，牵引绳固定并缠绕于联轴器上，牵引绳另一端通过圆盘系统底层的通孔与圆盘系统连接，激光指示器通过通孔固定连接于圆盘系统底端，电机转动时带动联轴器转动，实现牵引绳的收放动作，进而带动圆盘系统和激光指示器在高度、横滚、俯仰方向运动，遥控模块、无线通信从机模块、主控模块、显示模块相互独立，并集成于一块PCB电路板上，PCB电路板和驱动模块、图像处理模块各自独立放置于横梁上且与横梁进行螺栓连接，其中图像处理模块位于横梁中心，且图像处理模块的摄像头朝向支撑框架底边，以保证摄像头获取全部靶盘视野。

2.根据权利要求1所述的一种多电机圆盘悬吊控制系统，其特征在于，无线通信从机模块的输出端、图像处理模块的输出端与主控模块的输入端进行电性连接，主控模块的输出端分别与遥控模块、显示模块、驱动模块的输入端进行电性连接，无线通信主机模块的输入端分别与角度测量模块和测距模块的输出端进行电性连接，驱动模块的输出端和电机进行电性连接。

3.根据权利要求1所述的一种多电机圆盘悬吊控制系统，其特征在于，支撑框架为上底、下底边长相等的立体结构，上底安装横梁，用于固定放置遥控模块、主控模块、显示模块、驱动模块；下底安装固定靶盘，用于规定激光指示器的运动轨迹。

4.根据权利要求1所述的一种多电机圆盘悬吊控制系统，其特征在于，圆盘系统为双层结构，顶层为PCB电路板，用于集成无线通信主机模块、角度测量模块、测距模块和激光指示器；底层为圆台状载体，用于搭载顶层结构并连接牵引绳。

5.根据权利要求1所述的一种多电机圆盘悬吊控制系统，其特征在于，电机底座为带有螺孔和安装槽的亚克力板材，用于在支撑框架上安装固定电机支架。

6.根据权利要求1所述的一种多电机圆盘悬吊控制系统，其特征在于，联轴器为带有D形通孔的圆台状结构体，用于连接电机和牵引绳。

7.采用如根据权利要求1所述的一种多电机圆盘悬吊控制系统的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤(1)：通过遥控模块中的红外遥控器设置激光指示器的动作模式和相应的参数，具体参数为激光指示器发出激光点的期望轨迹与靶盘圆心间的距离；

步骤(2)：主控模块通过红外接收器接收红外遥控器指令并完成自动解码，获取用户输入的模式和参数信息；

步骤(3)：主控模块通过无线通信模块接收角度测量模块和测距模块所测得圆盘系统当前的高度、横滚角度、俯仰角度数值，并发送至显示模块实时显示；

步骤(4)：主控模块根据步骤(2)获得的信息，结合步骤(3)获取的数值进行自适应建模计算，得出激光点到达期望位置处时圆盘系统在横滚方向和俯仰方向的理论角度值、牵引绳的理论绳长改变量、用于控制横滚和俯仰方向电机的理论步进角度及电机转动方向；

步骤(5)：主控模块使用步骤(4)中得到的用于控制横滚和俯仰方向电机的理论步进角度所对应PWM信号占空比进行前馈控制，并使用步骤(3)测量得到的圆盘系统当前的高度、横滚角度、俯仰角度数值分别与步骤(2)所输入的圆盘系统期望高度和步骤(4)自适应建模计算得出的圆盘系统在横滚方向和俯仰方向的理论角度值作差，用所得差值进行位置式PID计算，输出具有占空比为β的PWM信号，输出至驱动模块；

步骤(6)：驱动模块对步骤(5)的PWM信号进行功率级放大，输出至电机；

步骤(7)：各路电机经驱动后步进相应角度，并通过牵引绳带动圆盘系统运动，使激光指示器发出的激光点朝期望轨迹移动；

步骤(8)：主控模块实时检测圆盘系统当前的高度、横滚角度、俯仰角度，当圆盘系统高度达到步骤(2)输入的期望高度且圆盘系统横滚角度和俯仰角度分别达到步骤(4)自适应建模计算得到的圆盘系统在横滚方向和俯仰方向的理论角度值时，电机停止转动，激光点稳定在期望位置处。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，当系统工作在目标识别跟踪模式时，图像处理模块对被跟踪目标进行颜色识别，构造LAB颜色空间模型并设置阈值，进而构建掩膜，对目标特征图像进行开运算获取目标中心点的像素坐标，并转换成实际空间坐标，最后传输至主控模块，主控模块用被跟踪目标的位置坐标代替步骤(2)中的参数，重复执行步骤(3)至步骤(8)。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤(4)中，自适应建模计算方法包括如下步骤：

步骤①：以靶盘圆心为原点，将激光点期望轨迹上的各点位置与原点间距离h₀分解为横滚方向距离h₁和俯仰方向距离h₂；

步骤②：根据步骤(2)测得圆盘系统距离支撑框架底边高度h，利用公式

和

分别计算激光点到达期望位置处时圆盘系统理论的横滚角度θ₁和俯仰角度θ₂；

步骤③：利用公式

求解出圆盘系统动作前用于控制横滚方向牵引绳的原长度，a为支撑框架高度，r为圆盘系统半径；

步骤④：利用公式

计算出激光点位于期望位置时用于控制横滚方向牵引绳的理论长度，x为圆盘系统倾斜后的高度变化值，满足x＝r*tanθ₁，β为圆盘系统未动作前牵引绳与圆盘系统的夹角；

步骤⑤：利用公式ΔL₁＝L′-L计算出用于控制横滚方向牵引绳的理论绳长改变量，针对ΔL₁的正负关系得出对应电机的转动方向；

步骤⑥：重复步骤③、步骤④、步骤⑤得出用于控制俯仰方向牵引绳的理论绳长改变量ΔL₂及对应电机的转动方向；

步骤⑦：利用公式

和

计算出用于控制横滚和俯仰方向电机的理论步进角度，C为联轴器的周长；

步骤⑧：利用公式

计算出理论步进角度对应的PWM信号占空比，σ为电机的步距角。

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