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云台舵机控制云台舵机控制技术的研究与应用第一章引言1.1 研究背景云台舵机控制技术是指通过舵机来实现云台系统的稳定控制，广泛应用于无人机、摄影、机器人等领域。
随着舵机技术的不断发展和进步，云台舵机控制技术在各个领域中的应用越来越广泛。
1.2 研究目的和意义本文旨在研究云台舵机控制技术的原理、方法与应用，通过对云台舵机的控制实验和数据分析，探讨云台舵机控制技术在各个领域中的应用潜力，为相关行业提供参考和指导。
第二章云台舵机控制的原理与方法2.1 云台舵机的原理介绍云台舵机的基本原理和结构，包括舵机的电路结构、控制器工作原理以及舵机控制信号的产生原理。
2.2 云台舵机的控制方法介绍云台舵机的控制方法，包括手动控制、自动控制以及半自动控制等不同方式。
详细探讨各种方式的优缺点以及适用场景。
2.3 云台舵机控制算法介绍云台舵机控制中常用的算法，包括PID控制算法、模糊控制算法、遗传算法等。
详细讨论各种算法的优缺点，以及在云台舵机控制中的应用情况。
第三章云台舵机控制的实验与结果分析3.1 实验设计详细描述云台舵机控制实验的设计过程，包括实验设备的选取、实验参数的设定以及实验场景的搭建。
3.2 实验结果介绍云台舵机控制实验的结果数据，判断不同控制方法和算法在控制平台稳定性、响应速度以及误差补偿等方面的表现。
3.3 结果分析对实验结果进行详细分析和解读，比较不同控制方法和算法在云台舵机控制方面的优缺点，总结实验数据对云台舵机控制技术的影响。
第四章云台舵机控制技术的应用展望4.1 无人机领域中的应用探讨云台舵机控制技术在无人机领域的应用潜力，包括航拍摄影、灵巧操控等方面。
4.2 摄影领域中的应用探讨云台舵机控制技术在摄影领域的应用潜力，包括稳定拍摄、跟踪拍摄等方面。
4.3 机器人领域中的应用探讨云台舵机控制技术在机器人领域的应用潜力，包括人机交互、辅助操作等方面。
4.4 发展趋势与挑战展望云台舵机控制技术未来的发展趋势和面临的挑战，提出进一步研究的方向和重点。
RS485/云台控制（PTZ）学习文档zxf一.项目任务：在linux环境下通过RS485串口实现对云台镜头的各种控制（包括摄像头的打开，关闭，各个方向的运动及运动速度，预设点，自动扫描，变倍，调焦，光圈，视角宽窄等等的各项控制）。
二.学习步骤1.验证串口，云台等硬件考虑先在windows环境下运行串口调试精灵等软件，采用RS232-RS485的接口转换器将PC机与云台相连，通过串口调试精灵向云台发送命令（根据具体云台所采用的协议pelco-d或是pelco-p），验证云台能否正常工作，以保证后续工作顺利进行。
2.熟悉linux下的串口编程串口是电脑上一种很通用设备通信的协议，常用PC机上包含的是RS232规格的串口，当然，除了RS232 ，还有RS485和RS422两种规格，用于不同的设备通信；linux环境下万物皆文件，都是文档，串口是设备文档，配置好后，其他东西就当成文档进行操作。
串口编程中比较重要的是串口的设置，需要配置的部分包括波特率，数据位，停止位，奇偶校验等。
关于linux下串口设置的例子和程序网上有很多，而且基本上内容大同小异。
可以采用如下方法来验证自己在linux下的串口程序：准备PC机两台（一台装Linux系统，另一台装windows即可），用串口线分别和两台计算机的串口相连，在windows机下运行串口调试软件，并打开com1（linux下对应串口ttyS0）等待操作。
在linux机下运行自己的串口程序，注意打开的串口和波特率，校验位等设置要和windows机一致，可以将自己的串口程序运行在接收数据状态，并打印信息，在windows机下用串口调试精灵发送数据，验证在linux机下接受是否正确，同样可以验证发送数据是否正确。
关于串口设置程序：1. 配置波特率：注意每台机器都有输出输入接收信息的速度，所以用cfsetispeed和cfsetospeed来分别设置。
Linux串口设置过程中有一个非常重要的结构体struct termios ，它包括了串口端的任何配置，在termios.h中被定义。
摄像机云台工作其原理分析摄像机云台工作其原理分析摄像机云台是承载摄像机进行水平和垂直两个方向转动的装置。
摄像机云台内装两个电动机。
这两个电动机一个负责水平方向的转动，另一个负责垂直方向的转动。
水平转动的角度一般为350?，垂直转动则有45?、35?、75?等等。
水平及垂直转动的角度大小可通过限位开关进行调整。
摄像机云台的分类大致如下：1 室内用摄像机云台及室外用云台室内用云台承重小，没有防雨装置。
室外用云台承重大，有防雨装置。
有些高档的室外云台除有防雨装置外，还有防冻加温装置。
2 承重为适应安装不同的摄像机及防护罩，摄像机云台的承重应是不同的。
应根据选用的网络摄像机及防护罩的总重量来选用合适承重的云台。
室内云台的承重量较小，云台的体积和自重也较小。
室外用云台因为肯定要在它的上面安装带有防护罩（往往还是全天候防护罩）的网络摄像机，所以承重量都较大。
它的体积和自重也较大。
目前出厂的室内云台承重量大约1. 5kg~7kg左右，室外用云台承重量大约为7kg~50kg左右。
还有些云台是微型云台，比如与摄像机一起安装在半球型防护罩内或全天候防护罩内的云台。
3 控制方式一般的摄像机云台均属于有线控制的电动云台。
控制线的输入端有五个，其中一个为电源的公共端，另外四个分为上、下、左、右控制端。
如果将电源的一端接在公共端上，电源的另一端接在“上”时，则云台带动摄像机头向上转，其余类推。
还有的摄像机云台内装继电器等控制电路，这样的云台往往有六个控制输入端。
一个是电源的公共端，另四个是上、下、左、右端，还有一个则是自动转动端。
当电源的一端接在公共端，电源另一端接在“自动”端，云台将带摄像机头按一定的转动速度进行上、下、左、右的自动转动。
在电源供电电压方面，目前常见的有交流24V和220V两种。
云台的耗电功率，一般是承重量小的功耗小，承重量大的功耗大。
目前，还有直流6V供电的室内用小型云台，可在其内部安装电池，并用红外遥控器进行遥控。
云台电机开环控制原理【摘要】本文主要介绍了云台电机开环控制原理。
首先从概述入手，详细解释了云台电机开环控制的工作原理，包括控制方法和实现过程。
接着分析了开环控制的优点，如简单、实时性好等，以及缺点，如对环境扰动敏感等。
然后通过实际案例展示了云台电机开环控制在各种场景中的应用，并探讨了未来的发展趋势。
最后总结了云台电机开环控制原理的重要性和作用。
通过本文的阐述，读者可以更好地了解云台电机开环控制的原理和特点，以及在实际应用中的价值和意义。
【关键词】云台电机、开环控制、原理、优点、缺点、应用案例、发展趋势、总结、概述、详解1. 引言1.1 云台电机开环控制原理概述云台电机开环控制是一种常见的控制方法，它通过对电机的输入信号进行简单的调节，来实现对电机的控制。
在开环控制中，控制器不会监测或反馈电机的实际位置或状态，而是通过事先设定的控制信号，直接控制电机的运动。
云台电机开环控制原理基于控制器发送的指令信号直接驱动电机运动，不需要进行位置或速度的反馈调整。
这种简单直接的控制方式可以快速实现对电机的控制，适用于一些对精度要求不高的应用场景。
虽然云台电机开环控制具有简单、高效的特点，但也存在着一些不足之处。
由于没有反馈信息，容易受到外部环境或负载变化的影响，导致控制精度较低。
在实际应用中需要根据具体情况选择适合的控制方式。
在接下来的文章中，我们将详细探讨云台电机开环控制的原理、优点、缺点、应用案例以及发展趋势，希望能为读者提供更深入的了解和参考。
2. 正文2.1 云台电机开环控制原理详解开环控制是一种基本的控制方式，它通过输入和输出之间的关系来实现系统稳定性和性能的要求。
云台电机开环控制原理是指在不考虑系统内部状态的情况下，通过输入电流控制输出电机转速的一种方法。
云台电机开环控制原理的实现需要通过数学模型来描述系统的动态特性。
通过建立系统的数学模型，可以分析系统的稳定性和性能指标，从而确定最优的控制策略。
云台电机开环控制还涉及到控制器的设计和调节。
揭秘智能控制云台主控与驱动电路—电路图天天读（170）云台一般分两类，一类是做高速运转的球形摄像机，价格昂贵；另一类是以两个交流或直流电机组成的安装平台，通过控制系统在远端可以控制其水平和垂直方向的转动，实现全方位监控，这样的云台控制起来费时费力，不节能。
为此，在做一定的市场调研后，结合已有技术设计出一款基于单片机智能控制的云台。
该云台能根据设防区域内安装的多个传感器采集的信息去控制由步进电机组成的云台转动，只要入侵者进入设防区域云台就工作，人移动超过一定的距离，电机就转带动摄像头转动，始终保持人在监控摄像头的视角范围中心区域。
整个工作过程全智能化，无需人操作，且步进电机易于控制转动度数，转动精确，可实现全方位准确监控摄像，使用方便节能。
系统组成该智能控制云台系统主要由人体红外传感器、主控芯片、驱动电路、四相步进电机组成，框图如图1所示。
在该系统中，多个传感器以云台为中心组成多点信号监测电路，采集云台四周（设计为八个方向，每个方向为45°的扇形区域）的多点数据，输入主控芯片进行数据计算处理，主控芯片再输出一定数量的脉冲给步进电机驱动电路，从而驱动步进电机带动摄像头转动一定的角度，实现全方位自动追踪监控。
主控芯片与驱动电路AT89C52是Atmel公司生产的低电压，高性能CMOS微处理器，片内带8 KB的可反复擦写只读程序存储器，共有4个八位I／O接口，功能强大。
L298N(＄2.1300)是SGS 半导体公司生产的步进电机专用控制芯片，能产生四相控制信号，输出功率强，可用于控制两相、三相和四相步进电机，易于与单片机结合，实现单片机控制。
设计中以AT89C52为主控芯片，在软件的配合下用P0，P1口作为传感器信号输入口，扫描多点（设计为16点，也可视具体情况扩展）红外传感器的监测信息，信息经运算处理后，通过P2口输出脉冲给L298N组成的电机驱动电路来驱动电机转动一定的角度，从而带动云台上的摄像头转动一定角度（水平方向为45°的倍数，最小45°，最大315°；竖直方向为15°的倍数，最小15°，最大75°，可通过软件修改），实现自动控制。
摘要近年来，视频监控得到了迅速发展，其应用范围越来越广。
为扩大监控范围，改善监控视野，可以借助于云台，即把摄像机装在云台上，通过云台转动带动摄像机旋转，同时可以控制摄像机镜头的参数。
云台在监控系统中起着关键的作用，它直接反映监控系统的监控指标。
本文设计了一种基于AT89C52单片机的电动云台控制器。
该控制器能够接收控制台的控制命令，控制云台的垂直运动和水平运动，以及摄像机的聚焦/散焦，变倍近远、光圈变力小，以调整摄像机的视野.本文在介绍课题的应用背景的基础上，重点分析了云台所具备的功能，并针对这些功能提出了本设计的实现方案。
在软件程序设计中，简要介绍了串行通讯的基本知识和详细说明了应用于云台中的通讯协议PELCO-D和PELCO-P等协议，并在此基础上设计了各部分的软件流程图。
最后阐述了本设计所采用的有关软件可靠性方面的措施。
通过调试、系统的实际运行，验证了本设计运行稳定，实现了云台的上下左右旋转，实现了对镜头聚焦、变倍、光圈的控制。
达到了预期的应用目标。
关键词：云台，协议,监控系统，解码器前言云台控制器是视频监控系统中重要的前端控制设备，它接收中心控制设备发送的串行编码信号，通过软件解码后驱动不同的硬件电路，以控制云台、镜头、辅助照明灯光、雨刷等操作，能方便地跟踪被监控目标。
中心控制设备可以是视频矩阵切换器、控制键盘、多媒体计算机、数字视频录像机(DVR)等，中心控制设备和云台控制器之间一般通过串行RS-485接口进行通信。
随着单片机和大规模集成电路技术的发展，解码器也逐渐由独立设备向模块化发展，尤其是在智能球形摄像机中应用得更普遍。
目前视频监控行业还没有建立统一的中心控制设备与前端控制设备之间的通信控制协议标准，各个厂商都使用各自的通信控制协议，这些协议互不兼容，常用的通信控制协议有PELCO-D,PELCO-P PANASONIC,PHILIPS,SAMSUNG,RM110,CCR-20G,AB,AD,DALLES,KALATEL, KRE-301, VICON , ORX-10, YAAN, HY , ALEC，KONY等。
本技术提供一种云台控制装置，采用ARM9架构的高性能S3C2410嵌入式控制器为核心结合WIFI无线通信等技术进行设计，由嵌入式应用电路(1)、WIFI无线通信芯片(2)、液晶触摸屏模块(3)、GPRS模块(4)、单片机控制器(5)、WIFI无线通信芯片(6)、步进电机模块(7)、振动检测模块(8)共同组成，通过液晶触摸屏虚拟出云台上、下、左、右调节四个功能键，使用WIFI无线通信芯片实现云台控制指令传输；根据云台控制指令驱动步进电机转动从而实现云台上、下、左、右调节；当检测到振动信号将通过GPRS模块向管理者手机报警；装置具有实用性强、操控简单、功能强大等显著特点。
技术要求1.一种云台控制装置，由嵌入式应用电路(1)、WIFI无线通信芯片(2)、液晶触摸屏模块(3)、GPRS模块(4)、单片机控制器(5)、WIFI无线通信芯片(6)、步进电机模块(7)、振动检测模块(8)共同组成，其特征在于：a).由S3C2410嵌入式控制器、两片K4X1G163PC-FGC6存储器接成2Gb容量的SDRAM、一片K9GAG08U0E-S存储器接成16Gb容量的NAND Flash 构成嵌入式应用电路(1)，由88W8686芯片构成WIFI无线通信芯片(2)，由AT070TN83V1模块构成液晶触摸屏模块(3)，由M23模块构成GPRS模块(4)，由AT89S51单片机构成单片机控制器(5)，由88W8686芯片构成WIFI无线通信芯片(6)，由两块THB6128步进电机驱动芯片、两个42BYGHW609步进电机构成步进电机模块(7)，由MMA7660FC模块构成振动检测模块(8)；b).S3C2410嵌入式控制器的LCD控制接口、数据接口分别接AT070TN83V1模块的控制端口、数据端口，虚拟出云台上、下、左、右调节四个功能键；c).S3C2410嵌入式控制器的MISO、MOSI、CLK、ENT2、NSS0端口分别接WIFI无线通信芯片(2)的SDO、SDI、CLK、SINTN、CS端口，AT89S51单片机构的RXD、TXD、T1、/INT0、P1.0端口分别接WIFI无线通信芯片(6)的SDO、SDI、CLK、SINTN、CS端口，实现指令传输；d).AT89S51单片机的P2.0-P2.7端口接两块THB6128步进电机驱动芯片的输入端口，两块THB6128步进电机驱动芯片的输出端口驱动两个42BYGHW609步进电机，实现云台上、下、左、右调节；e).AT89S51单片机构的/INT1端口接MMA7660FC模块的第五端口，实现振动信号检测，S3C2410嵌入式控制器的RXD1、TXD1端口分别接M23模块的TXD、RXD端口，当检测到振动信号将通过M23模块向管理者手机报警。
一、安装485接口A、B对应485控制信号+、-.连接485端到PTZ DOME 485线缆。
连接12V直流电源到POWER端。
开启电源后，控制器屏幕显示A001或P001.A意思是命令地址，001是地址码。
P意思是预设点，001为预设值。
二、如何控制PTZ。
当按下CAM按钮，屏显A001，首字母A意思是地址，其他3个数字是地址码为1，你可以在A字符后按下数字键输入数值。
若数值大于9，按键C可以删除最后一位输入的数字，当设置地址1为Pelco-D协议时，此为Pelco-D ID地址，意为Pelco-D地址为1，当设置地址1为Pelco-P 协议时，此数字+1为Pelco-P ID地址，意为Pelco-P ID地址为2。
（有些装置使用协议地址，有些装置使用ID地址）当按下SHUT键，屏幕显示P002。
首位P意为预设点，其他3位数字002意为地址数为2，你可以与地址数字相同的方式输入预设数字。
输入预设数字后，监控探头取得选择的预设点。
当按下SPEED键，屏幕显示S-63，首位S意为速度数，其他2位数字63意为速度值为63.可以与设置预设地址一样输入预设数字，速度值为云台（pan tilt）速度，从1至63。
（63为最快速度）当按下HOME键，屏幕显示HONE，意为预设归航点（home point），可以使用PRESET（预设），DELELT（应为DELETE删除）设置或者清除该点。
当按下A或B键，屏幕显示LT-A或LT-B，意为预设限制点A或限制点B，可以作为自动模式的左止点或右止点。
可以利用PRESET，DELETE设置或者清除该点。
当按下PRESET键3秒钟，屏幕显示SET-，意为预设模式，若需要设置一个预设值，需要按下PRESET键3秒，控制器显示SET-，此时可以输入一个数字（此时也可按下HOME A B键设置起始点与左右限制点），若须输入一个大于10的数字，可以首先按下-/--键。
输入数字后，须按ENTER键确认。
云台校准的原理和应用1. 引言随着技术的不断发展，云台校准在机器视觉、无人驾驶、航天等领域中扮演着重要的角色。
本文将介绍云台校准的原理和应用，帮助读者了解云台校准的基本概念和工作原理。
2. 云台校准的基本概念云台校准是指通过对云台控制系统进行调整，使云台能够准确地追踪和跟踪目标。
云台校准通常包括两个方面：姿态校准和位置校准。
2.1 姿态校准姿态校准是指调整云台的姿态角度，使其与参考坐标系保持一致。
常用的姿态校准方法包括基于陀螺仪和加速度计的校准、基于电子罗盘的校准等。
2.2 位置校准位置校准是指调整云台的位置，使其能够准确地对准目标。
位置校准通常需要借助计算机视觉或者传感器等技术，通过分析目标的特征和运动轨迹来实现。
3. 云台校准的工作原理云台校准的工作原理通常涉及到传感器、控制器和执行器等组件的协同工作。
3.1 传感器云台校准中使用的传感器通常包括陀螺仪、加速度计、电子罗盘等。
陀螺仪可以测量云台的角速度，加速度计可以测量云台的加速度，而电子罗盘可以测量云台的方向。
3.2 控制器控制器是云台校准的核心组件，用于接收传感器的数据并进行处理。
控制器可以根据传感器数据来判断云台的姿态和位置，然后通过调整云台的姿态和位置来实现校准。
3.3 执行器执行器是控制云台姿态和位置的设备，通常包括电机、伺服控制器等。
通过控制执行器的工作状态，可以调整云台的姿态和位置。
4. 云台校准的应用云台校准在很多领域都有广泛的应用。
4.1 机器视觉在机器视觉领域，云台校准可以用于摄像头的自动校准。
通过使用云台校准技术，摄像头可以自动调整姿态和位置，以获得最佳的观察角度和画面质量。
4.2 无人驾驶云台校准在无人驾驶领域也有着重要的应用。
无人驾驶车辆通常需要使用多个摄像头来感知周围环境，通过进行云台校准可以确保摄像头的准确定位和跟踪。
4.3 航天在航天领域，云台校准可以用于卫星定位和追踪。
通过对卫星上的云台进行校准，可以实现卫星的高精度定位和目标跟踪，提高航天任务的成功率。
云台的原理
云台是一种机械装置，通过精密的设计和控制，让相机或其他设
备能够在水平和垂直方向上自由移动、旋转，以实现更加灵活、多样
的拍摄角度和效果。
简单来说，云台的作用就是提供支撑和稳定，让
拍摄更加精准、流畅。
云台的原理主要是通过运用电子技术、动力学、控制系统等多种
科技手段实现的。
其中，核心组成部分是控制系统，也就是云台的
“大脑”。
控制系统可以根据用户的指令或预设的运动路线，通过电机、传感器等装置实现精确的位置调整和云台的旋转速度控制。
常见的云台分为两种控制方式，一种是机械控制，也就是手动转动，另一种是电子控制，也就是远程遥控。
前者通过手柄或旋钮等手
动控制器，让用户通过喜好来控制云台的调整角度和方向，实现角度、方向和速度等参数的调节和控制。
后者则有更多的智能化和自动化特点，可以通过无线电、红外线、蓝牙、WiFi等信号控制方式实现相机
或其他设备的移动，配合一些高级功能，如云台跟踪、跟焦等，让使
用变得更加便捷。
总体来说，云台的原理是基于先进的技术和精密的机械结构实现的，对于视频制作、拍摄爱好者等有着重要作用，能够让人们更加自由、灵活地拍摄出更加生动、富有吸引力的内容。
第27卷㊀第4期2023年4月㊀电㊀机㊀与㊀控㊀制㊀学㊀报Electri c ㊀Machines ㊀and ㊀Control㊀Vol.27No.4Apr.2023㊀㊀㊀㊀㊀㊀二自由度云台非线性反步控制器设计黄金杰1,2,㊀梁恒愉3,㊀宫煜晴3,㊀汪文1,㊀孙晓波1(1.哈尔滨理工大学自动化学院,黑龙江哈尔滨150080;2.黑龙江省复杂智能系统与集成重点实验室,黑龙江哈尔滨150080;3.哈尔滨理工大学计算机科学与技术学院,黑龙江哈尔滨150080)摘㊀要:针对二自由度云台的跟踪控制问题,依据反步法控制思想,提出一种基于增广李雅普诺夫函数的反步控制器设计方法㊂首先建立二自由度云台的非线性数学模型,并为模型的机械子系统设计了虚拟输入,根据实际控制目标求解虚拟输入的具体表达式㊂其次基于增广李雅普诺夫函数,引入跟踪误差将机械子系统改写为线性微分方程,利用其特征方程根的特点,推导系统实际的控制律,以及控制器参数需满足的条件㊂最后数值实例采用了电动云台拍摄系统远距离跟踪拍摄风电叶片表面图像,对水平和俯仰方向追踪风机叶片上某一目标点的期望轨迹进行仿真,系统经过4.05s 可达到预期跟踪性能,验证了所提方法的有效性㊂关键词:非线性系统;二自由度云台;反步法;虚拟输入;增广李雅普诺夫函数;全局渐近稳定DOI :10.15938/j.emc.2023.04.015中图分类号:TP23文献标志码:A文章编号:1007-449X(2023)04-0148-07㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀收稿日期:2022-02-22基金项目:国家自然科学基金(61305001);黑龙江省自然科学基金(F201222)作者简介:黄金杰(1967 ),男,博士,教授,博士生导师,研究方向为学习控制㊁自适应控制;梁恒愉(1992 ),男,博士研究生,研究方向为优化算法㊁学习控制研究;宫煜晴(1996 ),女,博士研究生,研究方向为切换控制系统㊁变参数系统;汪㊀文(1994 ),男,硕士,研究方向为系统辨识㊁学习控制;孙晓波(1964 ),男,教授,研究方向为数字控制㊁现代控制理论㊂通信作者:黄金杰Nonlinear backstepping controller design fortwo-degree-of-freedom pan-tiltHUANG Jinjie 1,2,㊀LIANG Hengyu 3,㊀GONG Yuqing 3,㊀WANG Wen 1,㊀SUN Xiaobo 1(1.School of Automation,Harbin University of Science and Technology,Harbin 150080,China;2.Heilongjiang Provincial Key Laboratory of Complex Intelligent System and Integration,Harbin 150080,China;3.School of Computer Science and Technology,Harbin University of Science and Technology,Harbin 150080,China)Abstract :For the tracking control problem of two-degree-of-freedom (2-DOF)pan-tilt,a backstepping controller design method based on augmented Lyapunov function is proposed by the backstepping control.Firstly,a nonlinear mathematical model was established for the 2-DOF pan-tilt,and was converted into a state-space form.The specific expression of a virtual input which is designed for the mechanical subsys-tem can be solved according to the actual control target.Secondly,the mechanical subsystem was rewrit-ten into a linear differential equation by introducing tracking error based on an augmented Lyapunov func-tion,while the roots of its characteristic equation was used to find the actual control law of the system and the controller parameters conditions.Finally,in the numerical example,an electric pan-tilt camera sys-tem was used to track the wind turbine blade surface image from distance,and the desired trajectory of a target point on the wind turbine blade was tracked in the horizontal direction and the pitch direction to-gether.The experiment results show that the system can achieve the desired tracking requirements after4.05s,which verifies the effectiveness of the proposed method.Keywords:nonlinear system;two-degree-of-freedom pan-tilt;backstepping method;virtual input;aug-mented Lyapunov function;global asymptotic stability0㊀引㊀言在实际工业领域中,电动云台被广泛使用㊂在控制信号作用下,电动云台可以让其搭载的设备按照指定的速度㊁角度或按照预期的轨迹来运行,例如将电动云台应用于军舰炮台旋转,如果敌方导弹靠近而军舰无法迅速躲避时,可以通过云台搭载武器旋转拦截目标;巡检机器人上应用的云台可完成高效率㊁多角度的巡检工作;卫星信号接收器底部的云台搭载信号接收器可以寻找最优角度接收卫星信号;其中云台搭载摄像机(pan-tilt-zoom,PTZ)等设备实现自动变焦㊁扩大扫描范围㊁监视周围环境的系统应用更加普遍㊂例如文献[1]中提出了一种基于二自由度云台摄像机的人工地标低成本定位系统,利用二自由度云台辅助相机跟踪地标,扩大识别范围㊂许多学者对云台进行了研究[2],例如J.M. Hervé[3]就云台本身的机械结构提出了一种新的二自由度机制,使得水平方向的角度和垂直方向的角度以完全不耦合的方式进行控制㊂另外,云台应用的成果也颇为丰富:例如Robin Yosafat S等人[4]将照相机作为视觉传感器与二自由度伺服云台结合,提出了一种人脸跟踪系统的设计方案,该方案比较了超前滞后补偿器和PID控制方法,通过实验验证表明了PID控制的水平和垂直方向的瞬态响应都快于超前滞后补偿器;Agus Ramelan等人[5]也设计了一种基于二自由度伺服云台的人脸跟踪系统,在控制器设计方法上提出了一种基于仿真的线性二次型控制器(linear quadratic controller,LQC),这种LQC 控制器的输出可以为人脸跟踪控制系统连接的伺服控制系统提供一个参考,更好地满足水平和垂直方向的响应和超调率设计需求㊂肖杨等人[6]针对二自由度视觉伺服云台中相机采样率低的缺陷,基于角度与像素之间的转换关系,提出了一种双环结构的控制方案,取得了较好的控制效果,对响应速度和超调量要求较高的控制器设计有一定的指导意义㊂上述所提出的控制器设计方法都是关于线性控制器的设计方法,基于线性控制理论的结果使用了系统动力学的线性近似,所以控制器通常只在线性化点附近有较好的控制效果㊂要想使电动云台在整个工作范围内都取得较好的控制效果,其相应的控制器则需要基于电动云台的非线性模型进行设计㊂例如,Leng X等人[7]将模糊逻辑算法与滑模控制策略相结合,提出了一种由超声波电机驱动的PTZ系统,解决了传统PTZ系统精度较低㊁鲁棒性较差的问题㊂仇笑天[8]针对传统PID控制算法在面对非线性和参数不确定系统时难以取得较好控制效果的问题,引入模糊控制对PID参数进行实时整定,构建了模糊自整定PID控制器,并对PID控制器参数和模糊控制器的量化因子通过布谷鸟搜索算法(cuck-oo search,CS)进行调整,使所设计控制器达到了预期控制效果,具有良好的控制能力㊂除了通过引进模糊算法或者其他算法改进传统控制方法以应对非线性系统的控制之外,还可以考虑本身就具备处理非线性系统控制问题的方法,如反步法㊂例如Mouhacine Benosman等人[9]对电磁执行器利用反步法设计非线性控制器使得其控制性能得到有效提高㊂刘燕斌等人[10]针对高超音速飞机纵向运动的数学模型具有严重非线性㊁不稳定㊁多变量耦合的特点,采用非线性动态逆控制与反步法相结合的方法为其设计飞行控制系统,以确保高超音速飞机的纵向稳定性,改善其飞行品质㊂这些研究表明反步法为非线性系统控制问题提供了一个很好的思路㊂受上述学者启发,本文为实现一类二自由度电动云台的跟踪控制[11],分别对云台的水平轴运动和俯仰轴运动建立了非线性数学模型,采用反步控制法直接设计非线性水平轴控制器和俯仰轴控制器,无需对模型进行线性化处理,相比传统线性化控制方法能够更加有效跟踪目标的运动轨迹㊂在控制器设计过程中,根据实际跟踪目标,通过设计虚拟输入,将跟踪问题简化为一个关于待设计参数的线性模型稳定性问题,并利用增广李雅普诺夫函数推导出非线性反步控制律,直接处理了系统模型中的非线性项㊂最后结合LaSalle-Yoshizawa定理[12]证明了电动云台系统的全局渐近稳定性,通过电动云台平滑跟踪拍摄风机叶片目标点的实例验证本文方法的优越性㊂941第4期黄金杰等:二自由度云台非线性反步控制器设计1㊀系统模型为建立二自由度电动云台在水平轴上的动力学系统模型,假设水平轴电机的电枢电流和电枢运动范围在磁通线性区域,不考虑线圈产生的磁场中磁通饱和区域[13],那么根据电机的的机械运动特性和基尔霍夫电压平衡方程可得到Jd ωd t+fω=k a i ;a b +θd i d t +Ri +ai (b +θ)2d θd t=u ㊂üþýïïïï(1)式中:J 为电机转动惯量;f 为总摩擦系数;θ为角位移;ω为角速度;k a 为转矩常数;i 为电枢电流;u 为电枢电压;R 为电枢回路总电阻;a 和b 是线圈的常量参数;a /(b +θ)为电枢回路总电感;d θ/d t 为电机反电势㊂后文用 ㊃ 表示欧几里得范数,即对x ɪR n ,有 x =x T x ;用(.)㊃和(.)㊃㊃表示函数或变量对时间的一阶和二阶导数;用C k 表示k 阶可导函数的集合;用(.)T 表示向量或矩阵的转置㊂针对云台水平轴动力学系统(1),定义一个状态向量z =[z 1,z 2,z 3]T=[θ,θ㊃,i ]T,控制目标是使变量[z 1,z 2]T跟踪时变角度和角速度轨迹z ref 1(t ),z ref2(t )=z ㊃ref 1(t ),其中z ref i(t )ɪC k(k ȡ2,i =1,2)㊂于是,可以将原系统模型(1)改写为非线性状态空间模型为z ㊃1=z 2;z ㊃2=k a J z 3-f Jz 2;z ㊃3=-b +z 1a Rz 3-z 2z 3b +z 1+b +z 1au ㊂üþýïïïïïï(2)本文研究的二自由度云台在水平轴和俯仰轴上各由独立的电机进行控制,两轴之间基本没有耦合关系,根据对称性,俯仰轴模型与水平轴模型一致,不再赘述㊂为方便解释后续章节的控制器设计与稳定性分析等部分,下面给出相关定义定理的说明㊂定义1[14]㊀∀x ɪR n ,有V (x ):R n ңR +,当x ңɕ时,有V (x )ңɕ,则称V (x )径向无界㊂定义2[15]㊀若存在常数k >0,使得定义域D内的两个任意实数x 1㊁x 2均有 f (x 1)-f (x 2) ɤk x 1-x 2 成立,则称f (x )在定义域D 上满足Lipschitz 条件,f (x )在定义域D 上一致连续㊂定义3[16]㊀考虑如下系统x ㊃=f (x ,t );x (t 0)=x 0㊂}(3)其中,x ɪR n ,f (x )在定义域D 上连续且满足局部Lipschitz 条件,同时设f (0)=0,对任意初始值x 0存在系统(2)的唯一解x (t )=x (t ,x 0)满足x (0,x 0)=x (0)㊂由李雅普诺夫第二法,如果存在一个正定函数V (x ),且它关于系统(2)的导数d V (x )/d t 是负定的,那么系统(3)的奇点x =0是渐近稳定的,系统(3)的奇点x =0的吸引域是所有具有性质lim t ңɕx (t ,x 0)=0的点的集合㊂如果吸引域是整个相空间R n ,则x =0是全局渐近稳定的㊂引理1[17](LaSalle-Yoshizawa 定理)㊀假设x =0是系统(2)的一个平衡点,同时f 在时间t 内关于x是局部Lipschitz 的㊂假设V (x ):R n ңR +是连续可微且正定的径向无界函数,使得V ㊃(x )ɤ-W (x )ɤ0(∀t ȡ0,x ɪR n )成立,其中W 为连续函数,那么系统(3)所有的解都是全局一致有界的,且满足lim t ңɕW (x (t ))=0,当W (x )正定时,系统全局渐近稳定且收敛于平衡点x =0㊂2㊀控制器设计与稳定性分析通常二自由度电动云台两个维度的方向分别由两个参数性能相同的同类型电机控制,所以俯仰轴与水平轴控制器设计完全一致,下面推导水平轴方向的控制器设计步骤㊂由原系统的非线性状态空间模型(2)可以看出,前2个状态方程是由式(1)中电机的机械特性方程转化得到,故称为机械子系统,控制器设计目标是使机械子系统的状态变量z 1和z 2跟踪预期轨迹,而对状态变量z 3无特别要求㊂结合反步法控制思想,可将原系统控制问题分解为若干个简单的子系统控制问题,进而逆向设计控制器㊂步骤1:根据实际跟踪控制目标,推导虚拟输入u ~㊂观察系统(2)中机械子系统的状态方程,可将其看做状态变量为z 1和z 2,控制输入为z 3的二阶系统,于是引入虚拟控制输入,记u ~=z 3,代入得到机械子系统的跟踪控制模型为51电㊀机㊀与㊀控㊀制㊀学㊀报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第27卷㊀z ㊃1=z 2;z ㊃2=k a J u ~-f Jz 2㊂}(4)针对机械子系统构造李雅普诺夫函数V sub =c 32(z 1-z ref 1)2+12(z 2-z ref 2)2㊂(5)式中c 3>0为待设计参数㊂取V sub 沿着子系统(3)轨迹的导数,有V ㊃sub =c 3(z 1-z ref 1)(z ㊃1-z ㊃ref1)+(z 2-z ref2)(z ㊃2-z ㊃ref2)=(z 2-z ref2)c 3(z 1-z ref1)+k a J u ~-f Jz 2-z ㊃ref 2[]㊂(6)据定义3,使V ㊃sub =-c 1(z 2-z ref 2)2<0,其中c 1>0为待设计参数,则需设计虚拟输入u ~=Jk af Jz 2+z ㊃ref 2-c 3(z 1-z ref 1)-c 1(z 2-z ref 2)[]㊂(7)步骤2:基于增广李雅普诺夫函数,设计实际输入u ㊂为保证步骤1中机械子系统的状态变量能够按照预期轨迹运行,需使得u ~=z 3,即z 3渐近稳定到u ~,故令e =z 3-u ~表示两者之间的偏差,设计一个增广的李雅普诺夫函数V aug =V sub+e 22㊂(8)取V aug 沿着整个系统(3)的轨迹导数,并结合式(8)有V ㊃aug =c 3(z 1-z ref 1)(z ㊃1-z ㊃ref1)+(z 2-z ref 2)(z ㊃2-z ㊃ref2)+e (z ㊃3-u ~㊃)=(z 2-z ref 2)c 3(z 1-z ref 1)+k a J(e +u ~)-[fJz 2-z ㊃ref 2]+e (z㊃3-u ~㊃)㊂(9)考虑系统状态空间模型(2)和式(8),将上式整理为V ㊃aug=(z 2-z ref2)c 3(z 1-z ref 1)+k a J u ~-f Jz 2-z ㊃ref 2)+[e (k a J (z 2-z ref 2)-b +z 1a Rz 3-z 2z 3b +z 1+b +z 1a u -u ~㊃]=-c 1(z 2-z ref 2)2+e (k a J(z 2-z ref2)-[b +z 1a Rz 3-z 2z 3b +z 1+b +z 1au -u ~㊃)]㊂(10)据定义3,对所有的z 1ʂz ref 1㊁z 2ʂz ref2及e ʂ0,欲使V ㊃aug =-c 1(z 2-z ref 2)2-c 2e 2<0,其中c 2>0为待设计参数,则需设计控制输入u 满足c 2e =k a J (z 2-z ref2)-b +z 1a Rz 3-z 2z 3b +z 1+b +z 1au -u ~㊃㊂(11)最终,得到电动云台系统的控制律u =a b +z 1[-c 2(z 3-u ~)-J (z 2-z ref2)+b +z 1a Rz 3+z 2z 3b +z 1+u ~㊃]㊂(12)式中:u ~=J k af J z2+z ㊃ref 2-c 3(z 1-z ref 1)-c 1(z 2-z ref 2)[];(13)标量c i >0(i =1,2,3))是待设计参数㊂根据水平轴电动云台模型(1),结合上述推导的控制器u 表达式(12)㊁式(13),有如下定理:定理1㊀考虑由系统(1)和控制律式(12)㊁式(13)组成的闭环动力学非线性系统,若存在正标量c i >0(i =1,2,3),且-c 1ʃc 21-4c 3<0,则对任意初始状态[z 1(t 0),z 2(t 0),z 3(t 0)]T ,都有[z 1(t ),z 2(t )]T 一致有界且满足lim t ңɕ[z 1(t ),z 2(t )]=[z ref1(t ),z ref2(t )],则系统(1)全局渐近稳定㊂证明:虚拟输入u ~的导数可以由式(13)表示为u ~㊃=Jk af J z㊃2+z ㊃㊃ref 2-c 3(z ㊃1-z ㊃ref 1)-c 1(z ㊃2-z ㊃ref 2)[]㊂(14)将式(12)㊁式(13)和式(14)代入式(9)可知,控制输入u 作用下的增广李雅普诺夫函数导数满足V ㊃aug =-c 1(z 2-z ref 2)2-c 2e 2ɤ0㊂(15)由定义3可知,从任意初始状态z 2(t 0)和i (t 0)都有lim t ңɕz 2=z ref2且lim t ңɕe =0,即随着时间推进,角速度z 2(t )会渐近跟踪预期轨迹z ref 2(t ),电流z 3则趋近于虚拟输入u ~㊂电动云台系统实现跟踪控制的主要标志为设备的角度和角速度变化量z =[z 1,z 2]T 与目标轨迹z ref 1(t )和z ref 2(t )相一致㊂因此,控制器设计还需使得lim t ңɕz 1=z ref 1,保证角速度跟踪目标轨迹㊂根据上述分析,经过一段时间后,电流z 3会趋近于虚拟输151第4期黄金杰等:二自由度云台非线性反步控制器设计入u ~,那么用虚拟输入表达式(13)替换电流z 3,原机械子系统的状态方程(4)简化为z ㊃1=z 2;z ㊃2=z㊃ref 2-c 3(z 1-z ref1)-c 1(z 2-z ref 2)㊂}(16)定义角度跟踪误差e z 1=z 1-z ref 1,e z 2=z 2-z ref2,则e z 2=e ㊃z 1,将其代入式(16)可得e㊃㊃z 1+c 1e ㊃z 1+c 3e z 1=0㊂(17)显然,如果c 1㊁c 3满足-c 1ʃc 21-4c 3<0㊂(18)则微分方程式(17)的特征方程的根都为负数,这意味着从任意初始状态z 1(t 0)开始,都有lim t ңɕz 1=z ref1㊂此时,很容易找到一个正定的连续函数W (x )=c 0(z 2-z ref 2)2+c 0e 2(c 0<c 1,c 0<c 2)满足lim t ңɕW (x (t ))=0并使V ㊃aug ɤ-W (x )成立,结合引理1可知,定理1成立㊂3 数值仿真与实例分析本文以电动云台拍摄系统(PTZ)远距离跟踪拍摄风电叶片表面图像为例[2],考察二自由度电动云台反步控制器的控制效果㊂在该系统中,长焦相机固定在电动云台上,远距离拍摄运行中的旋转风机叶片表面图像,长焦相机需在电动云台的控制下在跟随风电叶片旋转的同时沿着风电叶片的轴线方向运动以连续拍摄足够清晰的局部图像,然后通过局部图像拼接,获得风电叶片的完整图像,检测叶片表面是否发生损伤以及损伤情况[18]㊂系统中,电动云台期望的水平角位移轨迹为z ref 1p(t )=0.423sin(0.293t ),期望俯仰角位移轨迹z ref 1t (t )=-0.280cos(0.293t )+0.616,二者均为周期性变化的正弦信号㊂对于这样的参考输入信号,采用一般的鲁棒H ɕ控制器,总是存在一定的稳态跟踪偏差[18]㊂文献[12]进行了改进,增加了动态补偿控制,能渐近跟踪阶跃型参考信号,但对周期变化的信号效果不大,难以消除稳态跟踪误差㊂本文采用反步法设计控制器对电动云台进行控制㊂电动云台参数如下:a =14.96ˑ10-6N㊃m 2/A 2;b =4ˑ10-5m;电枢电阻R =2.270Ω;转矩常数k a =0.250N㊃m /A;转动惯量J =0.002kg㊃m 2;总摩擦系数f =0.001N㊃m /s㊂控制器参数c 1㊁c 2和c 3的选取需要保证是满足式(18)的正实数,选取初始值后根据经验法进行微调,结合实际仿真曲线的效果,如角速度跟踪时间尽可以快,可得到参数c 1=100,c 2=5000,c 3=100㊂由上述给定的云台参数及控制器参数,结合式(12)㊁式(13)和式(14)得到相应地控制器为u =u ~+1.1968ˑ10-74ˑ10-5+z 1z ref 1+0.06174ˑ10-5+z 1z ref2+6.1037ˑ10-44ˑ10-5+z 1z ㊃ref 2+1.1968ˑ10-74ˑ10-5+z 1z ㊃㊃ref 2㊂(19)式中u ~=-0.05984ˑ10-5+z 1z 1-0.06144ˑ10-5+z 1z 2+(2.27-0.07634ˑ10-5+z 1)z 3+0.06144ˑ10-5+z 1z 2z 3㊂结合上述期望水平角位移轨迹z ref1p (t )和期望俯仰角位移轨迹z ref1t (t )可得水平方向控制器和垂直方向控制器u 1和u 2分别为u 1=u ^+5.0625ˑ10-84ˑ10-5+z 1sin(2.093t )+0.05464ˑ10-5+z 1cos(2.093t )-0.00114ˑ10-5+z 1ˑsin(2.093t )-4.6416ˑ10-74ˑ10-5+z 1cos(2.093t );(20)u 2=u ^-3.3510ˑ10-84ˑ10-5+z 1cos(2.093t )+7.3722ˑ10-84ˑ10-5+z 1+0.03624ˑ10-5+z 1sin(2.093t )+7.4867ˑ10-44ˑ10-5+z 1cos(2.093t )-3.072ˑ10-74ˑ10-5+z 1sin(2.093t )㊂(21)取水平方向初态为z 1p (0)=-0.1,z ㊃1p (0)=0,z ㊃㊃1p(0)=0;俯仰方向初态z 1t (0)=0.2,z ㊃1t (0)=0,z ㊃㊃1t (0)=0㊂水平方向角位移轨迹跟踪如图1所示,在3.33s 后角位移跟踪误差减小到0.0041rad 以下,跟踪误差逐渐收敛至0;俯仰方向角位移跟踪如图2所示,角位移误差在3.54s 后减小到0.0041rad 以下,成功追踪上目标的角位移㊂水平方向和俯仰方向的角速度跟踪情况如图3㊁图4所251电㊀机㊀与㊀控㊀制㊀学㊀报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第27卷㊀示,分别在3.64s 和4.05s 后,角速度误差减小到了0.0025rad /s 以下,实现平滑跟踪㊂水平方向和俯仰方向共同运动追踪风机叶片上某一目标点时的整体跟踪效果如图5所示㊂水平方向和俯仰方向在给定的初始状态下开始跟踪期望轨迹,刚开始误差明显存在,经过4.05s 调整后PTZ 运动轨迹与目标点运动轨迹大致重合,证明了系统具有良好的跟踪效果㊂图1㊀水平角位移跟踪Fig.1㊀Pan angular displacementtracking图2㊀俯仰角位移跟踪Fig.2㊀Tilt angular displacementtracking图3㊀水平角速度跟踪Fig.3㊀Pan angular velocitytracking图4㊀俯仰角速度跟踪Fig.4㊀Tilt angular velocitytracking图5㊀云台角位移跟踪轨迹三维图Fig.5㊀3D diagram of the pan-tilt angular displacementtracking trajectory4㊀结㊀论本文针对一类二自由度电动云台的跟踪控制问题提出了一种非线性反步控制器设计方法㊂在建立了电动云台的非线性数学模型后,根据反步法的设计思想,先采用一般李雅普诺夫函数确定虚拟输入,然后利用增广李雅普诺夫函数设计系统控制律;进而,根据机械子系统的跟踪误差微分方程求解控制器参数范围;最后,结合LaSalle-Yoshizawa 定理证明系统全局渐近稳定㊂经数值实例表明,所提方法设计的反步控制器能够有效实现二自由度电动云台的轨迹对周期信号的跟踪控制㊂参考文献:[1]㊀CHEN Diansheng,PENG Zhaoliang,LING Xiao.A low-cost lo-calization system based on artificial landmarks with two degree of freedom platform camera[C]//International Conference on Robot-ics and Biomimetics (ROBIO 2014),December 5-10,2014,Bali,Indonesia.2015:625-630.[2]㊀高松.基于电动云台的风机叶片表面图像跟踪拍摄[D].哈351第4期黄金杰等:二自由度云台非线性反步控制器设计尔滨:哈尔滨理工大学,2021.[3]㊀HERVÉJ M.Uncoupled actuation of pan-tilt wrists[J].IEEETransactions on Robotics,2006,22(1):56.[4]㊀YOSAFAT S R,MACHBUB C,HIDAYAT E M I.Design andimplementation of pan-tilt control for face tracking[C]//20177th IEEE International Conference on System Engineering and Tech-nology(ICSET),October2-3,2017,Shah Alam,Malaysia.2017:217-222.[5]㊀RAMELAN A,SAPUTRO J S,APRIBOWO C H B,et al.Designand 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无刷云台控制器简明使用指南k e r ne l32.t ao ba o.c om使用和安全须知感谢您选用本店出品的无刷云台控制器。
本控制器是根据德国开源无刷云台项目提供图纸制作，使用的也是开源的代码，项目链接/p/brushless-gimbal/。
目前提供的硬件版本为V1.1版，烧录的固件版本号为V044，玩家可根据需要自行上项目网站下载更新固件。
目 录1、控制器及配件 P32、控制器接线图 P33、调参工具介绍 P44、编译烧录固件 P6 4.1 arduino 编译器设置 P6 4.2固件修改 P9小贴士：控制连接计算机调参和烧录固件，需要连接电池，不然仅靠USB 供电不足。
目前比较稳定的固件是V004版本，建议不着急升级。
ke rn el 32.t a ob ao .c o m1、控制器及配件。
本店出售的控制包含主控、传感器、传感器连接线。
主控和传感器接口使用XH2.54插座，配套XH2.54 4P转5P线。
2.控制器接线图。
电源输入可以支持最大4S电池，手动俯仰控制接A1，手动横滚控制接A2，上方的2组3P 针脚分别接2个电机的三相线。
（4S下电机发热严重，慎用）k e r ne l32.t ao ba o.c om3.调参工具介绍。
目前店主根据需要汉化了3个调参工具，所有程序均可在QQ群236284685的群共享内下载。
下图为第三方调参工具，支持V044以上固件。
“定义”模块是用来修改固件源码definitions.h 文件中有关电机的配置参数，修改保存后需要重刷固件方能生效。
其中“默认Adress”需修改为LOW，电机才能正常工作（后面关于代码修改也是改这个参数）。
下图为汉化后的官方调参工具，支持到V044固件。
k e r ne l32.t ao ba o.c om下图为官方调参程序V046版，支持V046B 固件。
小贴士：调参程序设计的是最大支持检测到COM15端口，但经过使用，发现不少玩家需要把控制器的COM 口修改为COM5或COM6方能检测到，建议如果调参程序无法连接控制器，不妨将COM 口修改到COM6以下。
AO2.908.267JS PTU云台控制板一、设计思想云台控制板是端局集中监控系统的一部分。
主要接收来自端局前置机的命令，调整摄像头及云台的状态以满足对现场的摄像功能。
为监控中心提供理想的视频信号。
三、基本原理云台控制板通过RS485 串行通讯与前置机进行通讯。
控制器CPU 一直工作于等待、接收地址码状态。
不断地判别前置机发来的地址码。
当地址码与本板地址相符时，CPU 即从地址码接收模式切换成数据接收模式，接收地址码随后的前置机发来的数据。
CPU 把数据接收完后返回校验数据，并把接收来的数据进行处理，“译码”成相应云台镜头的相应动作。
经译码、隔离、驱动电路输出到相应设备。
3.1 控制板地址设置通过拨动板上拨线开关来设置八位地址，由7LS244 驱动切换并由8031 在A15 地址线为高时读入。
3.2RS485 通讯电路本电路采用MAX1480 进行RS485 电平切换，完成半双功串行通讯电路。
当P1.1 为高时驱动输出，P1.1 为低时驱动输入。
3.3 输出译码电路本控制电路共完成同时对六组云台、镜头的控制。
所有控制通过向相应地址写数据来完成。
由74LS154 在地址线A15 为高时，对A11~A14 进行译码相应锁存器74LS374 来锁存相应数据( 动作)。
在电路中增加了锁存器输出使能数据控制。
操作同上，由74LS154 译码和 74LS374 来锁存。
3.4，隔离驱动电路隔离电路采用TLP521 光电藕合电路，把锁存器锁存输出的数据( 动作)，隔离输出到驱动电路。
驱动电路由8050 三极管切换正负电源输出，来驱动相应正反面动作。
为防止在开关切换时电机反向电压对三极管LC 间增加稳压管4753 提供保护。
3.5 监控电路监控电路由MC14060 完成。
CPU8031 定时由P1.5 产生高电平对MC14060 进行复位。
如果MC14060 超时不被复位，MC14060 将产生复位脉冲复位 CPU8031，使系统恢复正常。
