CN113645399A - 云台设备的运行位置的确定方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供了一种云台设备的运行位置的确定方法及装置，该方法包括：确定云台设备的运动曲线，其中，运动曲线用于表示云台设备在预设运行速度下对应的运行参数；基于运动曲线确定云台设备的在预设时刻的运行速度，以及在运行速度下的电机设备的驱动电流、电机设备的电角度步长，其中，电机设备用于驱动云台设备；利用预设时刻的运行速度、驱动电流以及电角度步长确定云台设备在预设时刻下的位置。通过本发明，解决了相关技术中对摄像机中的云台设备的控制问题，达到准确确定云台位置、低功耗的效果。
Description
技术领域
本发明实施例涉及摄像领域，具体而言，涉及一种云台设备的运行位置的确定方法及装置。
背景技术
目前摄像机云台常用的电机有两类，分别为步进和交流永磁同步电机，对应的目前常用的技术方案有：
云台步进开环控制，当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度(步距角)。通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的。由于整个运动过程中采用恒定电流的控制方法，给定的参考电流不会根据负载进行变化，一直给定的都是恒定的设置值，因此整个速度段无功功率损耗较大、云台系统功耗大、驱动效率不高。因为采用开环式步进式控制方式，无反馈环节，定子磁场与转子磁场之间的夹角并不能达到90°，电机力矩输出无法达到最佳，云台的快速响应性和高速性能不佳。
云台交流永磁同步电机伺服控制：借助传感器构成速度和位置的闭环反馈，通过闭环调节使得实际反馈量跟随参考输入量动态变化。底层驱动采用矢量控制的方式，通过控制逆变器功率器件的开关模式及导通时间，产生有效电压矢量来逼近圆形磁场轨迹，从而带动电机转动。这种控制方式定子磁场与转子磁场之间的夹角一般能达到90°，电机力矩输出可达到最佳并根据负载大小动态平衡，电机的快速响应性和高速性能好。但在接近停止时，由于电流控制量很小，导致输出力矩很小，在系统摩擦力等影响下，造成系统反复在目标位置处进行调整，出现爬行现象，难以应用在不允许系统过冲、低速振荡的场合。而且停止时的扭矩很小，在外界负载扰动下，会引起电机反复定位调整造，难以应用到需要较大的保持力矩的场合(如球机云台垂直方向，保持力矩不够会导致严重失步)。
云台步进开环控制缺点：整个全速运动过程中驱动电流基本保持不变，系统功耗大(发热大)、驱动效率不高；电机的快速响应性和高速性能不佳。而且目前步进电机开环控制最大只能做到256细分。
云台伺服控制缺点：额外需增加编码器等类型的传感器，成本高，运动性能完全依赖于传感器，恶劣环境下传感器易受到影响，全闭环控制方案很容易出现低速振荡、爬行现象；静止时保持力矩太小。
针对上述技术问题，相关技术中尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本发明实施例提供了一种云台设备的运行位置的确定方法及装置，以至少解决相关技术中对摄像机中的云台设备的控制问题。
根据本发明的一个实施例，提供了一种云台设备的运行位置的确定方法，包括：确定上述云台设备的运动曲线，其中，上述运动曲线用于表示上述云台设备在预设运行速度下对应的运行参数；基于上述运动曲线确定上述云台设备的在预设时刻的运行速度，以及在上述运行速度下的电机设备的驱动电流、上述电机设备的电角度步长，其中，上述电机设备用于驱动上述云台设备；利用上述预设时刻的运行速度、上述驱动电流以及上述电角度步长确定上述云台设备在上述预设时刻下的位置。
根据本发明的另一个实施例，提供了一种云台设备的运行位置的确定装置，包括：第一确定模块，用于确定上述云台设备的运动曲线，其中，上述运动曲线用于表示上述云台设备在预设运行速度下对应的运行参数；第二确定模块，用于基于上述运动曲线确定上述云台设备的在预设时刻的运行速度，以及在上述运行速度下的电机设备的驱动电流、上述电机设备的电角度步长，其中，上述电机设备用于驱动上述云台设备；第三确定模块，用于利用上述预设时刻的运行速度、上述驱动电流以及上述电角度步长确定上述云台设备在上述预设时刻下的位置。
在一个示例性实施例中，上述装置还包括：第一获取模块，用于基于上述运动曲线确定上述云台设备的在预设时刻的运行速度，以及在上述运行速度下的电机设备的驱动电流、上述电机设备的电角度步长之前，获取上述云台设备的设备参数，其中，上述设备参数包括以下至少之一：上述云台设备的转动比，上述云台设备的运动范围，上述云台设备的电极对数，驱动上述云台设备的驱动电流，上述电机设备的电角度；第四确定模块，用于利用上述云台设备的设备参数确定上述云台设备的初始位置。
在一个示例性实施例中，上述第四确定模块，包括：第一施加单元，用于在上述电机设备的电角度周期内，向上述电机设备中的电机绕组施加N个矢量电压脉冲，其中，上述N是大于1的自然数，上述N个矢量电压脉冲中的每个矢量电压对应的运行方向均不相同，上述N个矢量电压脉冲的电压幅度值均相同；第一获取单元，用于利用上述N个矢量电压脉冲获取上述电机设备的相电流，得到N个相电流；第一处理单元，用于处理上述N个相电流，得到与上述N个矢量电压脉冲中的每个矢量电压脉冲对应的直轴电流，得到N个直轴电流；第二处理单元，用于处理上述N个相电流，得到与上述每个矢量电压脉冲对应的电角度，得到N个电角度；第一确定单元，用于利用上述N个直轴电流和上述N个电角度确定上述云台设备的初始位置。
在一个示例性实施例中，上述第一确定单元，包括：第一比较子单元，用于比较上述N个直轴电流，得到上述N个直轴电流中的最大直轴电流；第一确定子单元，用于在上述N个电角度中确定上述最大直轴电流对应的电角度，得到目标电角度；第二确定子单元，用于将上述目标电角度确定为上述电机设备的转子初始位置角度；第一转换子单元，用于转换上述转子初始位置角度，得到上述云台设备的初始位置。
在一个示例性实施例中，上述第一确定模块，包括：第一接收单元，用于接收摄像设备发送的运动指令，其中，上述运动指令中包括上述云台设备的运动速度和目标位置；第一转换单元，用于将上述运动指令按照预设加减速模型进行转换，得到上述运动曲线。
在一个示例性实施例中，上述第二确定模块，包括：第二确定单元，用于从上述运动曲线中确定云台设备的运动总时间；第一采样单元，用于在上述运动总时间内对上述运动曲线中的速度点进行采样，得到M个速度点，其中，上述M是大于或等于1的自然数；第三处理单元，用于积分处理上述M个速度点，得到上述云台设备的参考位置、目标位置以及上述M个速度点中的每个速度点的更新时间；第一计算单元，用于计算上述每个速度点对应的上述云台设备的运行速度，在上述运行速度下的电机设备的驱动电流以及上述电机设备的电角度步长。
在一个示例性实施例中，上述第三确定模块，包括：第三确定单元，用于利用上述预设时刻的运行速度、上述驱动电流以及上述电角度步长确定上述云台设备在上述预设时刻下的运行总步数；第四确定单元，用于基于上述运行总步数确定上述云台设备的目标电角度；第五确定单元，用于利用上述目标电角度确定上述云台设备的实际位置，以确定上述云台设备在上述预设时刻下的位置。
在一个示例性实施例中，上述装置还包括：生成模块，用于在上述云台设备的运动时间大于或等于上述运动曲线的预设总时间的情况下，或者，上述云台设备的实际位置和预设目标位置之间的误差在预设范围之内的情况下，生成停止标志。
在一个示例性实施例中，驱动模块，用于生成停止标志之后，恒压驱动上述电机设备。
根据本发明的又一个实施例，还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被设置为运行时执行上述任一项方法实施例中的步骤。
根据本发明的又一个实施例，还提供了一种电子装置，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行上述任一项方法实施例中的步骤。
通过本发明，通过确定云台设备的运动曲线，其中，运动曲线用于表示云台设备在预设运行速度下对应的运行参数；基于运动曲线确定云台设备的在预设时刻的运行速度，以及在运行速度下的电机设备的驱动电流、电机设备的电角度步长，其中，电机设备用于驱动云台设备；利用预设时刻的运行速度、驱动电流以及电角度步长确定云台设备在预设时刻下的位置。实现了动态调整每个速度下电机设备对应的交直轴电流以及电角度步长，可以得到任一时刻云台设备的位置值。因此，可以解决相关技术中对摄像机中的云台设备的控制问题，达到准确确定云台位置、低功耗的效果。
附图说明
图1是本发明实施例的一种云台设备的运行位置的确定方法的移动终端的硬件结构框图；
图2是根据本发明实施例的云台设备的运行位置的确定方法的流程图；
图3是根据本发明实施例的启动时无传感位置检测的控制框图；
图4是根据本发明实施例的运动时无位置传感云台控制框图；
图5是根据本发明实施例的停止时无位置传感云台控制框图；
图6是根据本发明实施例的摄像机云台无位置传感控制实现流程图；
图7是根据本发明实施例的按S曲线模型规划出的运动曲线示意图；
图8是根据本发明实施例的10000细分下当前总步数与静止坐标系下电压的关系示意图；
图9是根据本发明实施例的云台设备的运行位置的确定装置的结构框图。
具体实施方式
下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明的实施例。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
本申请实施例中所提供的方法实施例可以在移动终端、计算机终端或者类似的运算装置中执行。以运行在移动终端上为例，图1是本发明实施例的一种云台设备的运行位置的确定方法的移动终端的硬件结构框图。如图1所示，移动终端可以包括一个或多个(图1中仅示出一个)处理器102(处理器102可以包括但不限于微处理器MCU或可编程逻辑器件FPGA等的处理装置)和用于存储数据的存储器104，其中，上述移动终端还可以包括用于通信功能的传输设备106以及输入输出设备108。本领域普通技术人员可以理解，图1所示的结构仅为示意，其并不对上述移动终端的结构造成限定。例如，移动终端还可包括比图1中所示更多或者更少的组件，或者具有与图1所示不同的配置。
存储器104可用于存储计算机程序，例如，应用软件的软件程序以及模块，如本发明实施例中的云台设备的运行位置的确定方法对应的计算机程序，处理器102通过运行存储在存储器104内的计算机程序，从而执行各种功能应用以及数据处理，即实现上述的方法。存储器104可包括高速随机存储器，还可包括非易失性存储器，如一个或者多个磁性存储装置、闪存、或者其他非易失性固态存储器。在一些实例中，存储器104可进一步包括相对于处理器102远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至移动终端。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
传输装置106用于经由一个网络接收或者发送数据。上述的网络具体实例可包括移动终端的通信供应商提供的无线网络。在一个实例中，传输装置106包括一个网络适配器(Network Interface Controller，简称为NIC)，其可通过基站与其他网络设备相连从而可与互联网进行通讯。在一个实例中，传输装置106可以为射频(Radio Frequency，简称为RF)模块，其用于通过无线方式与互联网进行通讯。
在本实施例中提供了一种云台设备的运行位置的确定方法，图2是根据本发明实施例的云台设备的运行位置的确定方法的流程图，如图2所示，该流程包括如下步骤：
步骤S202，确定云台设备的运动曲线，其中，运动曲线用于表示云台设备在预设运行速度下对应的运行参数；
步骤S204，基于运动曲线确定云台设备的在预设时刻的运行速度，以及在运行速度下的电机设备的驱动电流、电机设备的电角度步长，其中，电机设备用于驱动云台设备；
步骤S206，利用预设时刻的运行速度、驱动电流以及电角度步长确定云台设备在预设时刻下的位置。
其中，上述步骤的执行主体可以为终端等，但不限于此。
本实施例包括但不限于应用于确定摄像设备中的云台设备的运行位置的场景。例如，在无位置传感器的情况下，启动前采取矢量电压注入先获取到电机/云台的初始基准位置，接收到运动命令后再通过曲线提前规划出每个速度以及动态调整每个速度下电机对应的交直轴电流以及电角度步长的策略来最终得到任一时刻云台的实际位置值，从而保证在无位置传感器情况下的云台位置准确性，运动平稳以及较低功耗。并且整个运动过程中通过动态切换和重构云台电机的控制链路，即由启动前的电压矢量脉冲施加到运动过程中的恒流控制再到停止时的恒压控制，以保证整个过程中云台的运动效果。
通过上述步骤，通过确定云台设备的运动曲线，其中，运动曲线用于表示云台设备在预设运行速度下对应的运行参数；基于运动曲线确定云台设备的在预设时刻的运行速度，以及在运行速度下的电机设备的驱动电流、电机设备的电角度步长，其中，电机设备用于驱动云台设备；利用预设时刻的运行速度、驱动电流以及电角度步长确定云台设备在预设时刻下的位置。实现了动态调整每个速度下电机设备对应的交直轴电流以及电角度步长，可以得到任一时刻云台设备的位置值。因此，可以解决相关技术中对摄像机中的云台设备的控制问题，达到准确确定云台位置、低功耗的效果。
在一个示例性实施例中，基于运动曲线确定云台设备的在预设时刻的运行速度，以及在运行速度下的电机设备的驱动电流、电机设备的电角度步长之前，方法还包括：
S1，获取云台设备的设备参数，其中，设备参数包括以下至少之一：云台设备的转动比，云台设备的运动范围，云台设备的电极对数，驱动云台设备的驱动电流，电机设备的电角度；
S2，利用云台设备的设备参数确定云台设备的初始位置。
在本实施例中，在确定云台设备的位置之前，对云台设备的位置进行初始化，获取云台设备的参数。例如，云台设备的传动比，云台设备的的运动行程范围，云台设备的的电机极对数，能带动云台转动的最小驱动电流等参数。
在一个示例性实施例中，利用云台设备的设备参数确定云台设备的初始位置，包括：
S1，在电机设备的电角度周期内，向电机设备中的电机绕组施加N个矢量电压脉冲，其中，N是大于1的自然数，N个矢量电压脉冲中的每个矢量电压对应的运行方向均不相同，N个矢量电压脉冲的电压幅度值均相同；
S2，利用N个矢量电压脉冲获取电机设备的相电流，得到N个相电流；
S3，处理N个相电流，得到与N个矢量电压脉冲中的每个矢量电压脉冲对应的直轴电流，得到N个直轴电流；
S4，处理N个相电流，得到与每个矢量电压脉冲对应的电角度，得到N个电角度；
S5，利用N个直轴电流和N个电角度确定云台设备的初始位置。
在本实施例中，例如，在云台设备中的电机设备的360°电角度周期内给电机绕组施加N个方向不同、电压幅值相同的矢量电压脉冲，矢量电压脉冲通过空间矢量脉宽调制(Space Vector Width Modulation，简称为SVPWM)处理后采集电机的相电流，经过坐标变化后得到与每个施加脉冲对应的直轴电流id及脉冲方向对应的电角度。
在一个示例性实施例中，利用N个直轴电流和N个电角度确定云台设备的初始位置，包括：
S1，比较N个直轴电流，得到N个直轴电流中的最大直轴电流；
S2，在N个电角度中确定最大直轴电流对应的电角度，得到目标电角度；
S3，将目标电角度确定为电机设备的转子初始位置角度；
S4，转换转子初始位置角度，得到云台设备的初始位置。
在本实施例中，例如，依次检测每个脉冲下对应的直轴电流并比较其大小，找出最大直轴电流id所对应的电角度，该角度即作为估算出的电机转子初始位置角度，该位置经过转换后得到运动启动前的初始位置，作为后续的位置基准。
在一个示例性实施例中，确定云台设备的运动曲线，包括：
S1，接收摄像设备发送的运动指令，其中，运动指令中包括云台设备的运动速度和目标位置；
S2，将运动指令按照预设加减速模型进行转换，得到运动曲线。
在本实施例中，可以利用运动曲线动态计算每个速度下对应的电流及电角度步长，运行时间等参数，并进行电流闭环控制。
在一个示例性实施例中，基于运动曲线确定云台设备的在预设时刻的运行速度，以及在运行速度下的电机设备的驱动电流、电机设备的电角度步长，包括：
S1，从运动曲线中确定云台设备的运动总时间；
S2，在运动总时间内对运动曲线中的速度点进行采样，得到M个速度点，其中，M是大于或等于1的自然数；
S3，积分处理M个速度点，得到云台设备的参考位置、目标位置以及M个速度点中的每个速度点的更新时间；
S4，计算每个速度点对应的云台设备的运行速度，在运行速度下的电机设备的驱动电流以及电机设备的电角度步长。
在本实施例中，例如，计算整个运动过程的总时间，按采样周期对曲线进行离散得到若干个离散的速度点，对离散速度点进行积分处理后得到云台设备的参考位置和目标位置，以及每个速度点的更新时刻。本实施例生成的每个速度点还需产生以下几个控制参数与当前速度一一对应：分别用作电流PID控制器和坐标变换模块的输入量Id，Iq，leaping；以及相邻两个速度点之间的切换时间movetimes。
在一个示例性实施例中，利用预设时刻的运行速度、驱动电流以及电角度步长确定云台设备在预设时刻下的位置，包括：
S1，利用预设时刻的运行速度、驱动电流以及电角度步长确定云台设备在预设时刻下的运行总步数；
S2，基于运行总步数确定云台设备的目标电角度；
S3，利用目标电角度确定云台设备的实际位置，以确定云台设备在预设时刻下的位置。
在本实施例中，根据运行总步数在正弦细分表周期中的位置计算出目标电角度。
在一个示例性实施例中，方法还包括：
S1，在云台设备的运动时间大于或等于运动曲线的预设总时间的情况下，或者，云台设备的实际位置和预设目标位置之间的误差在预设范围之内的情况下，生成停止标志。
在本实施例中，当运动时间达到曲线规划的总时间或者和预设的目标位置之间的误差在正阈值范围内时则产生停止控制标志，为后续停止操作做准备，避免闭环伺服控制时在目标位置处容易出现过冲或者低速爬行等现象。
在一个示例性实施例中，生成停止标志之后，方法还包括：
S1，恒压驱动电机设备。
在本实施例中，接收到停止标志时，由前述运动过程中的速度规划及电流闭环控制方式，切换重构到恒压驱动方式。
下面结合具体实施例对本发明进行说明：
本实施例的目的在于提供一种摄像机云台无传感位置控制方法，使得能兼顾整个摄像机成本和控制性能，旨在解决现有摄像机云台控制中的三个主要问题：云台传统开环驱动效率不高，功耗大，最大细分受限的问题；云台有传感闭环控制时在目标位置容易过冲和低速爬行导致运行效果不好的问题；以及定位静止时扭矩过小导致大负载设备容易掉头的问题。
本实施例对摄像机云台搭载的交流永磁同步电机和步进电机均适用。
本实施例在无位置传感器的情况下，启动前采取矢量电压注入先获取到电机/云台的初始基准位置(如图3所示)。接收到运动命令后再通过曲线提前规划出每个速度以及动态调整每个速度下电机对应的交直轴电流以及电角度步长的策略来最终得到任一时刻云台的实际位置值(如图4所示)，从而保证在无位置传感器情况下的云台位置的准确性，运动平稳以及较低功耗。并且整个运动过程中通过动态切换和重构云台电机的控制链路，即由启动前的电压矢量脉冲施加到运动过程中的恒流控制再到停止时的恒压控制(如图5所示)，以保证整个过程中云台的运动效果。
如图6所示，本实施例的实现流程包括以下步骤：
S601：初始化，获取云台参数，比如云台的传动比，云台的运动行程范围，电机极对数，能带动云台转动的最小驱动电流等参数；
S602：等待接收运动命令，第一次启动前完成云台初始位置检测，采用矢量脉冲注入获取到初始位置，确定云台位置基准，该步骤控制链路包括：
在云台电机360°电角度周期内给电机绕组施加N个方向不同、电压幅值相同的矢量电压脉冲，矢量电压脉冲通过SVPWM处理后采集电机的相电流，经过坐标变化后得到与每个施加脉冲对应的直轴电流id及脉冲方向对应的电角度，依次检测每个脉冲下对应的直轴电流并比较其大小，找出最大直轴电流id所对应的电角度，该角度即作为估算出的电机转子初始位置角度，该位置经过转换后得到运动启动前的初始位置，记为N静止初始，作为后续的位置基准。
S603：当云台接收到摄像机的运动命令时，开始实时规划出运动曲线，动态计算每个速度下对应的电流及电角度步长，运行时间等参数，并进行电流闭环控制，将S602的控制链路通过切换开关切换重构到如图4所示：
根据图3控制链路框图可以得到启动后的全速段(低中高速)运动控制过程为：
(1)将摄像机下发给云台的运动命令(V云台max和P目标)先按传统的加减速模型规划出一条完整的速度参考曲线，计算整个运动过程的总时间t总，按采样周期T采样对曲线进行离散得到若干个离散的速度点，对离散速度点进行积分处理后得到参考位置和目标位置P目标，以及每个速度点的更新时刻ti，如图7所示是按S曲线模型规划出的一条示意曲线。
(2)动态计算每个速度下对应的电流及电角度步长。本实施例生成的每个速度点还需产生以下几个控制参数与当前速度一一对应：分别用作电流PID控制器和坐标变换模块的输入量Id，Iq，leaping；以及相邻两个速度点之间的切换时间movetimes，如图7中的A点所示。
根据电机当前速度值进行动态规划得到的电角度步长leaping以及参考电流，计算方式如下：
Leaping＝V云台*N细分*P极对/(360*f中断)；
idref＝0；
iqref＝V云台*IQmax/V云台max，V云台∈[0,Vmax]；
其中，f中断为产生PWM的中断周期，该值在系统初始化完成后一般为定值，比如20KHz；如果计算出的Leaping小于1则强制为1。
IQmax为达到摄像机云台所规定速度时需要的最大q轴电流，设备的性能参数确定后该值也是可以测试得到；当实时计算得到的Iq值小于IQmin时强制为IQmin(能克服设备摩擦等力矩开始运动的最小电流值)。
相邻两个速度点之间的切换时间movetimes为：
Movetimes＝T采样*f中断/1000；
T采样为速度曲线规划时的采样周期，单位为毫秒。
(3)运动过程中云台位置实时计算和驱动电压更新；运动期间随着速度和步长的变化，计算出任意时刻下累积走过的总步数
根据当前总步数在正弦细分表周期中的位置计算出最终的电角度θ，并完成坐标变换中的正余弦计算(如图8所示，图示中细分数为10000)；若当前运动到图8中的X位置，该位置之前计算出的当前总步数为N步数，则θ＝(N步数％N细分)*360，X位置点对应的云台实际位置为P云台＝(N步数/N细分)*360/P极对/N传动比；知道云台和电机当前位置后，按下面的公式对应计算出当前位置下对应的静止坐标系下的驱动电压Uα，Uβ：
(4)根据上述规划的参数输入到图4中控制链路的各个模块，控制摄像机云台进行运动的加速、匀速、减速过程。每完成当前速度下的运动次数，即Movetimes为0时切换到下一个速度点，当运动时间达到曲线规划的总时间t总或者和预设的目标位置P目标之间的误差在正阈值范围内时则产生停止控制标志，为后续停止操作做准备，避免闭环伺服控制时在目标位置处容易出现过冲或者低速爬行等现象。
S604：接收到停止标志时，由前述运动过程中的速度规划及电流闭环控制方式，切换重构到如下恒压驱动方式，以保证在停止位置时产生一个大的力矩保持摄像机不容易掉头或者人为掰动，切换后的控制链路为：
与运动过程中不同的是，图5中Ud和Uq的值在停止时采用给定恒定值的方式，其具体值需根据每款设备的重力矩和偏心负载产生的力矩而得到；给定的电角度值由需定位到的目标位置P目标决定，与S603中的电角度确定方式完全不同，计算为：
θ＝(P目标*P极对/N传动比％N细分)*N细分/360
S605：等待接收下一个运动指令，重复上述步骤完成即可。
综上所述，本实施例和现有步进开环控制相比，虽然也是无传感，但比步进开环有更高的能量利用率(用了SVPWM以及动态调整电流策略且构成电流闭环)，并且能做到更大的细分(比如现在我们常用的10000细分)，从而运动更平滑和平稳；避免了有位置传感器的伺服三闭环系统可能出现的低速振荡、爬行现象以及停止时保持力矩小等问题。比有传感伺服闭环方案成本低。在低速和高速运动过程采用同一策略无需中途进行策略切换，计算量更小，在性能较低的MCU芯片上也方便实现。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到根据上述实施例的方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
在本实施例中还提供了一种云台设备的运行位置的确定装置，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。尽管以下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。
图9是根据本发明实施例的云台设备的运行位置的确定装置的结构框图，如图9所示，该装置包括：
第一确定模块92，用于确定云台设备的运动曲线，其中，运动曲线用于表示云台设备在预设运行速度下对应的运行参数；
第二确定模块94，用于基于运动曲线确定云台设备的在预设时刻的运行速度，以及在运行速度下的电机设备的驱动电流、电机设备的电角度步长，其中，电机设备用于驱动云台设备；
第三确定模块96，用于利用预设时刻的运行速度、驱动电流以及电角度步长确定云台设备在预设时刻下的位置。
在一个示例性实施例中，上述装置还包括：
第一获取模块，用于基于上述运动曲线确定上述云台设备的在预设时刻的运行速度，以及在上述运行速度下的电机设备的驱动电流、上述电机设备的电角度步长之前，获取上述云台设备的设备参数，其中，上述设备参数包括以下至少之一：上述云台设备的转动比，上述云台设备的运动范围，上述云台设备的电极对数，驱动上述云台设备的驱动电流，上述电机设备的电角度；
第四确定模块，用于利用上述云台设备的设备参数确定上述云台设备的初始位置。
在一个示例性实施例中，上述第四确定模块，包括：
第一施加单元，用于在上述电机设备的电角度周期内，向上述电机设备中的电机绕组施加N个矢量电压脉冲，其中，上述N是大于1的自然数，上述N个矢量电压脉冲中的每个矢量电压对应的运行方向均不相同，上述N个矢量电压脉冲的电压幅度值均相同；
第一获取单元，用于利用上述N个矢量电压脉冲获取上述电机设备的相电流，得到N个相电流；
第一处理单元，用于处理上述N个相电流，得到与上述N个矢量电压脉冲中的每个矢量电压脉冲对应的直轴电流，得到N个直轴电流；
第二处理单元，用于处理上述N个相电流，得到与上述每个矢量电压脉冲对应的电角度，得到N个电角度；
第一确定单元，用于利用上述N个直轴电流和上述N个电角度确定上述云台设备的初始位置。
在一个示例性实施例中，上述第一确定单元，包括：
第一比较子单元，用于比较上述N个直轴电流，得到上述N个直轴电流中的最大直轴电流；
第一确定子单元，用于在上述N个电角度中确定上述最大直轴电流对应的电角度，得到目标电角度；
第二确定子单元，用于将上述目标电角度确定为上述电机设备的转子初始位置角度；
第一转换子单元，用于转换上述转子初始位置角度，得到上述云台设备的初始位置。
在一个示例性实施例中，上述第一确定模块，包括：
第一接收单元，用于接收摄像设备发送的运动指令，其中，上述运动指令中包括上述云台设备的运动速度和目标位置；
第一转换单元，用于将上述运动指令按照预设加减速模型进行转换，得到上述运动曲线。
在一个示例性实施例中，上述第二确定模块，包括：
第二确定单元，用于从上述运动曲线中确定云台设备的运动总时间；
第一采样单元，用于在上述运动总时间内对上述运动曲线中的速度点进行采样，得到M个速度点，其中，上述M是大于或等于1的自然数；
第三处理单元，用于积分处理上述M个速度点，得到上述云台设备的参考位置、目标位置以及上述M个速度点中的每个速度点的更新时间；
第一计算单元，用于计算上述每个速度点对应的上述云台设备的运行速度，在上述运行速度下的电机设备的驱动电流以及上述电机设备的电角度步长。
在一个示例性实施例中，上述第三确定模块，包括：
第三确定单元，用于利用上述预设时刻的运行速度、上述驱动电流以及上述电角度步长确定上述云台设备在上述预设时刻下的运行总步数；
第四确定单元，用于基于上述运行总步数确定上述云台设备的目标电角度；
第五确定单元，用于利用上述目标电角度确定上述云台设备的实际位置，以确定上述云台设备在上述预设时刻下的位置。
在一个示例性实施例中，上述装置还包括：
生成模块，用于在上述云台设备的运动时间大于或等于上述运动曲线的预设总时间的情况下，或者，上述云台设备的实际位置和预设目标位置之间的误差在预设范围之内的情况下，生成停止标志。
在一个示例性实施例中，驱动模块，用于生成停止标志之后，恒压驱动上述电机设备。
需要说明的是，上述各个模块是可以通过软件或硬件来实现的，对于后者，可以通过以下方式实现，但不限于此：上述模块均位于同一处理器中；或者，上述各个模块以任意组合的形式分别位于不同的处理器中。
本发明的实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有计算机程序，其中，该计算机程序被设置为运行时执行上述任一项方法实施例中的步骤。
在本实施例中，上述计算机可读存储介质可以被设置为存储用于执行以上各步骤的计算机程序。
在一个示例性实施例中，上述计算机可读存储介质可以包括但不限于：U盘、只读存储器(Read-Only Memory，简称为ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，简称为RAM)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储计算机程序的介质。
本发明的实施例还提供了一种电子装置，包括存储器和处理器，该存储器中存储有计算机程序，该处理器被设置为运行计算机程序以执行上述任一项方法实施例中的步骤。
在一个示例性实施例中，上述电子装置还可以包括传输设备以及输入输出设备，其中，该传输设备和上述处理器连接，该输入输出设备和上述处理器连接。
在一个示例性实施例中，上述处理器可以被设置为通过计算机程序执行以上各步骤。
本实施例中的具体示例可以参考上述实施例及示例性实施方式中所描述的示例，本实施例在此不再赘述。
显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
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。
Claims (12)
1.一种云台设备的运行位置的确定方法，其特征在于，包括：
确定所述云台设备的运动曲线，其中，所述运动曲线用于表示所述云台设备在预设运行速度下对应的运行参数；
基于所述运动曲线确定所述云台设备的在预设时刻的运行速度，以及在所述运行速度下的电机设备的驱动电流、所述电机设备的电角度步长，其中，所述电机设备用于驱动所述云台设备；
利用所述预设时刻的运行速度、所述驱动电流以及所述电角度步长确定所述云台设备在所述预设时刻下的位置。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述运动曲线确定所述云台设备的在预设时刻的运行速度，以及在所述运行速度下的电机设备的驱动电流、所述电机设备的电角度步长之前，所述方法还包括：
获取所述云台设备的设备参数，其中，所述设备参数包括以下至少之一：所述云台设备的转动比，所述云台设备的运动范围，所述云台设备的电极对数，驱动所述云台设备的驱动电流，所述电机设备的电角度；
利用所述云台设备的设备参数确定所述云台设备的初始位置。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，利用所述云台设备的设备参数确定所述云台设备的初始位置，包括：
在所述电机设备的电角度周期内，向所述电机设备中的电机绕组施加N个矢量电压脉冲，其中，所述N是大于1的自然数，所述N个矢量电压脉冲中的每个矢量电压对应的运行方向均不相同，所述N个矢量电压脉冲的电压幅度值均相同；
利用所述N个矢量电压脉冲获取所述电机设备的相电流，得到N 个相电流；
处理所述N个相电流，得到与所述N个矢量电压脉冲中的每个矢量电压脉冲对应的直轴电流，得到N个直轴电流；
处理所述N个相电流，得到与所述每个矢量电压脉冲对应的电角度，得到N个电角度；
利用所述N个直轴电流和所述N个电角度确定所述云台设备的初始位置。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，利用所述N个直轴电流和所述N个电角度确定所述云台设备的初始位置，包括：
比较所述N个直轴电流，得到所述N个直轴电流中的最大直轴电流；
在所述N个电角度中确定所述最大直轴电流对应的电角度，得到目标电角度；
将所述目标电角度确定为所述电机设备的转子初始位置角度；
转换所述转子初始位置角度，得到所述云台设备的初始位置。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定所述云台设备的运动曲线，包括：
接收摄像设备发送的运动指令，其中，所述运动指令中包括所述云台设备的运动速度和目标位置；
将所述运动指令按照预设加减速模型进行转换，得到所述运动曲线。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述运动曲线确定所述云台设备的在预设时刻的运行速度，以及在所述运行速度下的电机设备的驱动电流、所述电机设备的电角度步长，包括：
从所述运动曲线中确定云台设备的运动总时间；
在所述运动总时间内对所述运动曲线中的速度点进行采样，得到M个速度点，其中，所述M是大于或等于1的自然数；
积分处理所述M个速度点，得到所述云台设备的参考位置、目标位置以及所述M个速度点中的每个速度点的更新时间；
计算所述每个速度点对应的所述云台设备的运行速度，在所述运行速度下的电机设备的驱动电流以及所述电机设备的电角度步长。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，利用所述预设时刻的运行速度、所述驱动电流以及所述电角度步长确定所述云台设备在所述预设时刻下的位置，包括：
利用所述预设时刻的运行速度、所述驱动电流以及所述电角度步长确定所述云台设备在所述预设时刻下的运行总步数；
基于所述运行总步数确定所述云台设备的目标电角度；
利用所述目标电角度确定所述云台设备的实际位置，以确定所述云台设备在所述预设时刻下的位置。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在所述云台设备的运动时间大于或等于所述运动曲线的预设总时间的情况下，或者，所述云台设备的实际位置和预设目标位置之间的误差在预设范围之内的情况下，生成停止标志。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，生成停止标志之后，所述方法还包括：
恒压驱动所述电机设备。
10.一种云台设备的运行位置的确定装置，其特征在于，包括：
第一确定模块，用于确定所述云台设备的运动曲线，其中，所述运动曲线用于表示所述云台设备在预设运行速度下对应的运行参数；
第二确定模块，用于基于所述运动曲线确定所述云台设备的在预设时刻的运行速度，以及在所述运行速度下的电机设备的驱动电流、所述电机设备的电角度步长，其中，所述电机设备用于驱动所述云台设备；
第三确定模块，用于利用所述预设时刻的运行速度、所述驱动电流以及所述电角度步长确定所述云台设备在所述预设时刻下的位置。
11.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被处理器执行时实现所述权利要求1至9任一项中所述的方法。
12.一种电子装置，包括存储器和处理器，其特征在于，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行所述权利要求1至9任一项中所述的方法。
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