云台控制方法、云台控制系统及云台设备技术方案

本发明专利技术提供了一种云台控制方法、云台控制系统及云台设备，其中的云台控制方法，包括：实时获取云台的Pitch轴的模拟位置信息、测量位置信息和模拟角速度信息；计算Pitch轴的模拟位置信息和Pitch轴测量位置信息之间的第一位置误差；对第一位置误差进行比例微分计算，在比例微分计算时使用模拟角速度信息对第一位置误差进行补偿；根据补偿后进行比例微分计算的结果，生成对Pitch轴电机的力矩进行控制的第一力矩控制指令，以控制Pitch轴电机的力矩使Pitch轴到达Pitch轴的模拟位置信息对应的位置。本发明专利技术的云台控制方法、云台控制系统及云台设备，采用有刷电机，使云台设备在手动调整Pitch轴和/或Yaw轴视角的过程中手感平滑，具有良好的随动效果。

Pan tilt control method, pan tilt control system and cloud platform equipment

The invention provides a control method, a control system and a device for a pan-tilt, wherein the control method of a pan-tilt includes: acquiring the analog position information, the measurement position information and the analog angular velocity information of the Pitch axis of a pan-tilt in real time; calculating the first position information between the analog position information of the Pitch axis and the position information measured by the Pitch axis. Position error; proportional differential calculation of the first position error, the use of analog angular velocity information in proportional differential calculation to compensate for the first position error; according to the results of proportional differential calculation after compensation, the first torque control command of the Pitch shaft motor is generated to control the Pitch shaft motor. The torque makes the Pitch axis reach the corresponding position of the simulated position information of the Pitch axis. The control method, control system and equipment of the pan-tilt of the invention adopt brush motor to make the pan-tilt device feel smooth in the process of adjusting the angle of view of the Pitch axis and/or the Yaw axis manually, and have good follow-up effect.

【技术实现步骤摘要】
云台控制方法、云台控制系统及云台设备
本专利技术涉及云台设备
，具体地涉及一种云台控制方法、云台控制系统和云台设备。
技术介绍
目前市面上主要的手持云台是直流无刷云台，直流无刷云台有噪音小的优点，但是成本太高，所以导致直流无刷云台在进行市场化的过程中，无法普及到更多的用户。而且，目前的无刷云台在跟踪拍摄方面主要是依靠摄像头自动跟踪拍摄或定视角拍摄，在跟踪时主要是对航向角进行跟踪，成本要求也相对较高，跟踪拍摄时有时候响应不及时，有一定的局限性。由于拍摄的目标或视角范围是需要实时调整的，使得无刷云台在很多拍摄领域的实用性方面也有一定的局限，例如如果目标移动速度过快可能就会出现目标丢失或不能准确跟踪的情况。
技术实现思路
本专利技术提供了一种云台控制方法、云台控制系统及云台设备，解决手持云台在手持操作过程中的抖动、震动或目标移动速度过快等影响云台摄像质量的问题。根据本专利技术的第一个方面，提供了一种云台控制方法，包括：实时获取云台的Pitch轴的模拟位置信息、测量位置信息和模拟角速度信息；计算所述Pitch轴的模拟位置信息和Pitch轴的测量位置信息之间的第一位置误差；对所述第一位置误差进行比例微分计算，在比例微分计算时使用模拟角速度信息对所述第一位置误差进行补偿；根据补偿后进行比例微分计算的结果，生成对Pitch轴电机的力矩进行控制的第一力矩控制指令，以控制所述Pitch轴电机的力矩使所述Pitch轴到达所述Pitch轴的模拟位置信息对应的位置；和/或，实时获取云台的Yaw轴的模拟位置信息、测量位置信息和模拟角速度信息；计算所述Yaw轴的模拟位置信息和所述Yaw轴的测量位置信息之间的第二位置误差；对所述第二位置误差进行比例微分计算，在比例微分计算时使用模拟角速度信息对所述第二位置误差进行补偿；根据补偿后进行比例微分计算的结果，生成对Yaw轴电机的力矩进行控制的第二力矩控制指令，以控制所述Yaw轴电机的力矩使所述Yaw轴到达所述Yaw轴的模拟位置信息对应的位置。可选择地，云台控制方法，还包括：实时获取云台的Roll轴的测量位置信息；计算所述云台的Roll轴转角为0时对应的所述Roll轴的位置信息与所述Roll轴的测量位置信息之间的第三位置误差；对所述第三位置误差进行比例积分微分计算；根据比例积分微分计算的结果，生成对Roll轴电机的力矩进行控制的第三转矩控制指令，以控制所述云台的Roll轴复位到Roll轴转角为0的位置。可选择地，实时获取云台的Pitch轴的模拟位置信息、测量位置信息，包括：通过陀螺仪测量得到所述云台的三轴加速度和角速度信息；根据所述三轴加速度和角速度信息中计算得到所述Pitch轴的测量位置信息；对所述三轴加速度和角速度信息中的Pitch轴的角速度积分得到所述Pitch轴的模拟位置信息；和/或，实时获取云台的Yaw轴的模拟位置信息、测量位置信息，包括：通过所述陀螺仪测量得到所述三轴加速度和角速度信息；根据所述三轴加速度和角速度信息计算得到所述Yaw轴的测量位置信息；对所述三轴加速度和角速度信息中的Yaw轴的角速度积分得到所述Yaw轴的模拟位置信息。可选择地，实时获取云台的Pitch轴的模拟角速度信息，包括：根据所述第一位置误差，对所述Pitch轴的角速度进行处理得到所述Pitch轴的模拟角速度信息；和/或，实时获取云台的Yaw轴的模拟角速度信息，包括：根据所述第二位置误差，对所述Yaw轴的角速度进行处理得到所述Yaw轴的模拟角速度信息。可选择地，实时获取云台的Roll轴的测量位置信息，包括：通过所述陀螺仪测量得到所述Roll轴的加速度、角速度；根据所述三轴加速度和角速度信息计算得到所述Roll轴的测量位置信息。根据本专利技术的第二个方面，提供了一种云台控制系统，包括：处理器，用于实时获取云台的Pitch轴的模拟位置信息、测量位置信息和模拟角速度信息；以及第一比较器，用于计算所述Pitch轴的模拟位置信息和所述Pitch轴的测量位置信息之间的第一位置误差；第一PID控制器，用于对所述第一位置误差进行比例微分计算，在比例微分计算时使用所述Pitch轴的模拟角速度信息对所述第一位置误差进行补偿；所述第一PID控制器，还用于根据补偿后进行比例微分计算的结果，生成对所述Pitch轴的力矩进行控制的第一力矩控制指令，以控制Pitch轴电机的力矩使所述Pitch轴到达所述Pitch轴的模拟位置信息对应的位置；和/或，处理器，还用于实时获取云台的Yaw轴的模拟位置信息、测量位置信息和模拟角速度信息；第二比较器，用于计算所述Yaw轴的模拟位置信息和所述Yaw轴的测量位置信息之间的第二位置误差；第二PID控制器，用于对所述第二位置误差进行比例微分计算，在比例微分计算时使用所述Yaw轴的模拟角速度信息对所述第二位置误差进行补偿；所述第二PID控制器，还用于根据补偿后进行比例微分计算的结果，生成对所述Yaw轴的力矩进行控制的第二力矩控制指令，以控制Yaw轴电机的力矩使所述Yaw轴到达所述Yaw轴的模拟位置信息对应的位置。可选择地，所述处理器，还用于实时获取云台的Roll轴的测量位置信息；第三比较器，用于计算所述云台的Roll轴转角为0时对应的所述Roll轴的位置信息与所述Roll轴的测量位置信息之间的第三位置误差；第三PID控制器，用于对所述第三位置误差进行比例积分微分计算；所述第三PID控制器，还用于根据比例积分微分计算的结果，生成对Roll轴电机的力矩进行控制的第三力矩控制指令，以控制所述云台的Roll轴复位到Roll轴转角为0的位置。可选择地，云台控制系统，还包括：陀螺仪，用于测量得到所述云台的三轴加速度和角速度信息；相应地，所述处理器，还用于根据所述三轴加速度和角速度信息计算得到所述Pitch轴的测量位置信息；所述处理器，还用于对所述三轴加速度和角速度信息中的Pitch轴的角速度积分得到所述Pitch轴的模拟位置信息；和/或，所述陀螺仪，还用于测量得到所述云台的三轴加速度和角速度信息；相应地，所述处理器，还用于根据所述三轴加速度和角速度信息计算得到所述Yaw轴的测量位置信息；所述处理器，还用于对所述三轴加速度和角速度信息中的Yaw轴的角速度积分得到所述Yaw轴的模拟位置信息。可选择地，所述处理器，还用于根据所述第一位置误差，对所述Pitch轴的角速度进行处理得到所述Pitch轴的模拟角速度信息；和/或，所述处理器，还用于根据所述第二位置误差，对所述Yaw轴的角速度进行处理得到所述Yaw轴的模拟角速度信息。可选择地，所述陀螺仪，还用于测量得到所述云台的三轴加速度和角速度信息；相应地，所述处理器，还用于根据所述三轴加速度和角速度信息中的Roll轴的加速度、角速度计算得到所述Roll轴的测量位置信息。根据本专利技术的第三个方面，提供了一种云台设备，使用以上所述的云台控制方法，或者使用以上所述的云台控制系统。本专利技术实施例提供的云台控制方法、云台控制系统及云台设备，采用直流有刷电机或直流无刷电机，使云台设备在手动调整Pitch轴和/或Yaw轴视角的过程中手感平滑，具有良好的随动效果，使用户在使用本专利技术的云台设备进行拍摄的过程中，可以任意调整云台设备的拍摄视角，降低了对用户操作手感的要求；在保证Roll轴水平的前提下，还能本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.云台控制方法，包括：实时获取云台的Pitch轴的模拟位置信息、测量位置信息和模拟角速度信息；计算所述Pitch轴的模拟位置信息和所述Pitch轴的测量位置信息之间的第一位置误差；对所述第一位置误差进行比例微分计算，在比例微分计算时使用模拟角速度信息对所述第一位置误差进行补偿；根据补偿后进行比例微分计算的结果，生成对Pitch轴电机的力矩进行控制的第一力矩控制指令，以控制所述Pitch轴电机的力矩使所述Pitch轴到达所述Pitch轴的模拟位置信息对应的位置；和/或，实时获取云台的Yaw轴的模拟位置信息、测量位置信息和模拟角速度信息；计算所述Yaw轴的模拟位置信息和所述Yaw轴的测量位置信息之间的第二位置误差；对所述第二位置误差进行比例微分计算，在比例微分计算时使用模拟角速度信息对所述第二位置误差进行补偿；根据补偿后进行比例微分计算的结果，生成对Yaw轴电机的力矩进行控制的第二力矩控制指令，以控制所述Yaw轴电机的力矩使所述Yaw轴到达所述Yaw轴的模拟位置信息对应的位置。

【技术特征摘要】
1.云台控制方法，包括：实时获取云台的Pitch轴的模拟位置信息、测量位置信息和模拟角速度信息；计算所述Pitch轴的模拟位置信息和所述Pitch轴的测量位置信息之间的第一位置误差；对所述第一位置误差进行比例微分计算，在比例微分计算时使用模拟角速度信息对所述第一位置误差进行补偿；根据补偿后进行比例微分计算的结果，生成对Pitch轴电机的力矩进行控制的第一力矩控制指令，以控制所述Pitch轴电机的力矩使所述Pitch轴到达所述Pitch轴的模拟位置信息对应的位置；和/或，实时获取云台的Yaw轴的模拟位置信息、测量位置信息和模拟角速度信息；计算所述Yaw轴的模拟位置信息和所述Yaw轴的测量位置信息之间的第二位置误差；对所述第二位置误差进行比例微分计算，在比例微分计算时使用模拟角速度信息对所述第二位置误差进行补偿；根据补偿后进行比例微分计算的结果，生成对Yaw轴电机的力矩进行控制的第二力矩控制指令，以控制所述Yaw轴电机的力矩使所述Yaw轴到达所述Yaw轴的模拟位置信息对应的位置。2.如权利要求1所述的云台控制方法，其特征在于，还包括：实时获取云台的Roll轴的测量位置信息；计算所述云台的Roll轴转角为0时对应的所述Roll轴的位置信息与所述Roll轴测量位置信息之间的第三位置误差；对所述第三位置误差进行比例积分微分计算；根据比例积分微分计算的结果，生成对Roll轴电机的力矩进行控制的第三力矩控制指令，以控制所述云台的Roll轴复位到Roll轴转角为0的位置。3.如权利要求1或2所述的云台控制方法，其特征在于，实时获取云台的Pitch轴的模拟位置信息、测量位置信息，包括：通过陀螺仪测量得到所述云台的三轴加速度和角速度信息；根据所述三轴加速度和角速度信息计算得到所述Pitch轴的测量位置信息；对所述三轴加速度和角速度信息中的Pitch轴的角速度积分得到所述Pitch轴的模拟位置信息；和/或，实时获取云台的Yaw轴的模拟位置信息、测量位置信息，包括：通过所述陀螺仪测量得到所述云台的三轴加速度和角速度信息；根据所述三轴加速度和角速度信息计算得到所述Yaw轴的测量位置信息；对所述三轴加速度和角速度信息中的Yaw轴的角速度积分得到所述Yaw轴的模拟位置信息。4.如权利要求3所述的云台控制方法，其特征在于，实时获取云台的Pitch轴的模拟角速度信息，包括：根据所述第一位置误差，对所述Pitch轴的角速度进行处理得到所述Pitch轴的模拟角速度信息；和/或，实时获取云台的Yaw轴的模拟角速度信息，包括：根据所述第二位置误差，对所述Yaw轴的角速度进行处理得到所述Yaw轴的模拟角速度信息。5.如权利要求2所述的云台控制方法，其特征在于，实时获取云台的Roll轴的测量位置信息，包括：通过所述陀螺仪测量得到所述云台的三轴加速度和角速度信息；根据所述三轴加速度和角速度信息计算得到所述Roll轴的测量位置信息。6.云台控制系统，其特征在于，包括：处理器，用于实时获取云台的Pitch轴的模拟位置信息、测量位置信息和模拟角速度信息；以及第一比较器，用于计算所述Pitch轴的模拟位置信息...

【专利技术属性】
技术研发人员：田瑜，江文彦，
申请(专利权)人：昊翔电能运动科技昆山有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32