三轴稳定云台图示
- 格式：doc
- 大小：212.50 KB
- 文档页数：4
下载文档原格式
合集下载
云台的原理
云台的原理云台，又称云台架，是指在航空航天、军事、摄影摄像等领域中用于支撑和稳定载荷的设备。
它可以使载荷保持相对稳定的姿态，不受外界干扰的影响，从而实现精准定位和拍摄。
云台的原理是通过利用陀螺仪和控制系统来实现载荷的稳定性和精准性。
本文将从陀螺仪原理、控制系统和应用领域等方面对云台的原理进行详细介绍。
陀螺仪原理是云台稳定性的基础。
陀螺仪是一种利用角动量守恒原理来测量和维持方向稳定的装置。
在云台中，陀螺仪可以感知载荷的姿态变化，并通过控制系统进行反馈调整，使载荷保持稳定。
陀螺仪的工作原理是利用陀螺效应来感知载荷的姿态变化，并将这些信息传递给控制系统，从而实现对载荷的稳定控制。
控制系统是云台实现稳定性和精准性的关键。
控制系统通常由传感器、执行机构和控制器组成。
传感器用于感知载荷的姿态变化，执行机构用于对载荷进行调整，控制器用于处理传感器的信息并发出控制指令。
通过这些组件的协同作用，控制系统可以实现对载荷的精准控制，使其保持稳定的姿态。
云台的应用领域非常广泛，包括航空航天、军事、摄影摄像等领域。
在航空航天领域，云台可以用于保持卫星、飞行器等载荷的稳定姿态，确保其正常工作。
在军事领域，云台可以用于武器系统、雷达等载荷的稳定控制，提高作战精度。
在摄影摄像领域，云台可以用于相机、望远镜等载荷的稳定支撑，提高拍摄质量。
总结，云台的原理是通过陀螺仪和控制系统实现对载荷的稳定控制。
陀螺仪利用陀螺效应感知载荷的姿态变化，控制系统通过传感器、执行机构和控制器实现对载荷的精准控制。
云台的应用领域非常广泛，在航空航天、军事、摄影摄像等领域都有重要的作用。
通过对云台原理的深入了解，可以更好地理解其在各个领域中的应用和意义。
二代玉兔用户使用指南v2.0
名词解释： .........................................18
1. 自稳飞行：..............................................................................18 2. 普通飞行：..............................................................................18
3. 3 D 飞行：................................................................................18 4. 定高：........................................................................................18 5. 锁定航向：..............................................................................18 6. 无向 CF：..................................................................................18 7. 锁头 CF：..................................................................................18 8. 云台增稳：..............................................................................19 9. Z 轴跟随： ...............................................................................19 10. 松杆悬停：..............................................................................19 11. 一键返航：..............................................................................19 12. 自动降落：..............................................................................19 13. 智能 3D 翻筋斗： .................................................................19 14. 失控（关控）返航：..........................................................19 15. 低电压报警：.........................................................................19 16. 本地磁偏角：.........................................................................19 17. 远程升级：..............................................................................19
1. 自稳飞行：..............................................................................18 2. 普通飞行：..............................................................................18
3. 3 D 飞行：................................................................................18 4. 定高：........................................................................................18 5. 锁定航向：..............................................................................18 6. 无向 CF：..................................................................................18 7. 锁头 CF：..................................................................................18 8. 云台增稳：..............................................................................19 9. Z 轴跟随： ...............................................................................19 10. 松杆悬停：..............................................................................19 11. 一键返航：..............................................................................19 12. 自动降落：..............................................................................19 13. 智能 3D 翻筋斗： .................................................................19 14. 失控（关控）返航：..........................................................19 15. 低电压报警：.........................................................................19 16. 本地磁偏角：.........................................................................19 17. 远程升级：..............................................................................19
惯性导航系统原理_三轴陀螺稳定平台(4)
0 0 1
ωωiirrffxy
ωiaaz
环架角速度
sinθr sinθ f sinθa + sinθr sinθ f cosθa
0 0
cosθr sinθ f sinθa
cosθr
sinθ f
cos
θa
ωωiibbbbyx
0
T3 0
0
ωibbz
基座角速度
2010.05.21
10
5.2.1角速度耦合关系分析
=
−ωωiffixffxcsoisnθθaa
+
ωr iry
cosθ
f
+
ωr iry
cosθ
f
sin θ a cosθa
ωiaaz
ωa iaz
ωωiiaaaaxy
=
ωf ifx
cosθa
−ωiffx sin θa
+
ωf ify
+
ωf ify
sin θ a cosθa
ωiaaz
f
+
ωb ibx
sin
θr
sinθ f
+
ωb ibz
cosθr sinθ f
ωωiiffffyx
=
ωiffz
ωr iry
ωr irx
cosθ f
+ θ&f
+
ωr irz
sinθ
f
−ωirry sinθ f
+
ωr irz
cosθ
f
2010.05.21
ωωiirrrrxy
=
ωibbx
0
sinθ f
液压云台参数
液压云台参数
液压云台是一种特殊的设备，它依靠内部的液压油提供阻尼，具有动态平衡的设计，无需借助外力就可以停留在任何一个位置。
液压云台具有更小的抖动，通常搭载在较重的脚架上。
以下是液压云台的主要参数：
1. 载重能力：液压云台三脚架的载重能力是一个比较重要的参数，通常根据不同的行业和使用需求来选择。
一般的液压云台三脚架的载重能力在10\~30kg不等。
2. 高度范围：液压云台三脚架的高度范围一般为100\~200cm，不同的型号会有所不同。
使用时需要根据实际情况进行调整，确保高度适合需要拍摄的画面。
3. 工作温度：液压云台三脚架一般适用于室内和室外不超过40℃的环境下工作。
当环境温度过高或过低时，可能会影响液压系统的工作效果，需要注意调整。
4. 脚管参数：脚管参数包括脚管管径、脚管节数和脚管锁扣。
脚管管径越粗，脚架的承重力和稳定性就越强。
脚管节数一般分为3节、4节、5节，节数越多收纳之后的长度就越短，但稳定性会有所降低。
脚管锁扣的作用是把脚架的节与节间锁住，可以分为扳扣式和旋钮式两种锁扣，旋钮式的脚架要比扳扣式的更稳定一些。
5. 自由度：自由度（DOF, Degree Of Freedom）是指独立对物体
状态结果产生影响的变量的数量。
对于液压云台来说，它是一个重要指标，由云台的结构决定。
例如，一种设计为2-DOF液压云台，是为了将某一设备运动到空间某一固定位置，并适应移动机器人平台的需求。
这些参数的选择和使用对于液压云台的性能和使用效果都有重要影响，因此在选择和使用液压云台时，需要根据实际需求和使用环境进行综合考虑。
亚安云台资料
产品名称:室外中小型云台(图示与Y4512护罩配合使用
) 产品型号:YA3040/YD3040/YP3040
类别: 恒速云
台 1240元
产品特性:
1．选用永久型重载磁同步电机，保证较长的使用寿命，并具有云台停机保护功能
2．压铸铝合金及钢制结构，IP66防护等级
3．出线方式设计新颖（获专利）
4．32个预置位，并具备预置位扩展功能（YP型号）
5．具备自动扫描与自动巡航功能（YP型号）
6．行业、YAAN、PELCO-P/D、AD等多协议集成，波特率可选（YD、YP型号）技术指标
产品名称:室内/外小型防护罩
产品型号:YA4512/YA4515
类别: 摄像机防护罩 350元
型号技术指标
产品名称:云台护罩支架产品型号:WS2770 类别: 配件 100元
技术指标
交流电源24V 50元。
无人机三轴稳定云台智能控制算法的研究
(3) 针对三轴稳定云台复杂的干扰因素，提出了基于自适应 Kalman 滤波的模糊 PID 控制算法。在系统中引入了自适应 Kalman 滤波技术，采取极大后验（MAP）噪声估计器 Sage-Husa 来估计干扰噪声的均值和方差。仿真实验表明，基于自适应 Kalman 滤波的模糊 PID 控制算法可以有效抑制系统的控制噪声和测量噪声，提高了系统性能，有效地减少了 系统误差。 关键词 三轴稳定云台，PID 控制系统，模糊控制系统，粒子群优化算法，Kalman 滤波器
学校编码
10390
学 号 2010539007
分类号 密级
TP391
硕士学位论文
无人机三轴稳定云台智能控制算法的研究
指 导 教 师： 陈水利 教授 作 者 姓 名： 郭炳坤 申 请 学位级别： 硕士 专 业 名 称： 应用数学 论 文 提交日期： 2013 年 4 月 15 日 论 文 答辩日期： 2013 年 6 月 8 日 学 位 授予单位： 集美大学 学 位 授予日期： 2013 年 6 月 21 日 答辩委员会主席： 李 军 教授 论 文 评 阅 人： 周武能 教授
(1) For small low-altitude UAV remote sensing system, the mathematical model of three axis self-stable Pan-tilt is established. Putting three-axis self-stable Pan-tilt as the research object, analyzed its structure in detail, built up the coordinate system of ground, the carrier, the sight and each frame rotation system, and established its mathematical model according to the Newtonian mechanics principle, analyzed its various disturbance factors. These established a foundation for subsequent precise control. And the classical PID was used to simulate system.
学校编码
10390
学 号 2010539007
分类号 密级
TP391
硕士学位论文
无人机三轴稳定云台智能控制算法的研究
指 导 教 师： 陈水利 教授 作 者 姓 名： 郭炳坤 申 请 学位级别： 硕士 专 业 名 称： 应用数学 论 文 提交日期： 2013 年 4 月 15 日 论 文 答辩日期： 2013 年 6 月 8 日 学 位 授予单位： 集美大学 学 位 授予日期： 2013 年 6 月 21 日 答辩委员会主席： 李 军 教授 论 文 评 阅 人： 周武能 教授
(1) For small low-altitude UAV remote sensing system, the mathematical model of three axis self-stable Pan-tilt is established. Putting three-axis self-stable Pan-tilt as the research object, analyzed its structure in detail, built up the coordinate system of ground, the carrier, the sight and each frame rotation system, and established its mathematical model according to the Newtonian mechanics principle, analyzed its various disturbance factors. These established a foundation for subsequent precise control. And the classical PID was used to simulate system.
DJI Pocket 2 用户手册 - 手持云台相机
用户手册 V1.2 2021.03
快速搜索关键词 PDF 电子文档可以使用查找功能搜索关键词。例如在 Adobe Reader 中，Windows 用户使 用快捷键 Ctrl+F，Mac 用户使用 Command+F 即可搜索关键词。
点击目录转跳 用户可以通过目录了解文档的内容结构，点击标题即可跳转到相应页面。
售后保修信息
2 2 2 2 4 4 5 5 5 6 6 8 9 9 11 12
12 12 12 13 13 14 15 15 16
© 2021 大疆灵眸 版权所有 3
DJI Pocket 2 用户手册
产品概述
DJI Pocket 2 手持云台相机采用 DJI 先进的云台增稳技术，最高可稳定拍摄 4K 60p 超高清视频 与 6400 万像素照片；配备触摸屏可预览拍摄画面及控制相机，具备智能跟随、变焦、全景拍照、 延时摄影和 HDR 视频等拍摄功能；可通过机身 4 个麦克风录制立体声，实现智能降风噪；支持 有线或无线 * 方式连接手机，通过 DJI Mimo App 可在手机实时显示高清画面。除上述拍摄功能 外还可使用 Story 功能，自动完成多种风格视频拍摄、编辑并支持即时分享至社交媒体。 DJI Pocket 2 提供丰富选配配件，如迷你摇杆、全能手柄、无线麦克风、微型三脚架、1/4 英寸 螺纹转接件、增广镜等，使得操作更简单，应用场景更丰富。
向右滑动 使用回放功能。上、下滑动翻看照片或视频，点击 除 照片或视频。
可进行多选；再次右滑选择收藏
或删
双 击 当 DJI Pocket 2 处于拍照、录像或慢动作模式时，拍摄界面下，双击触摸屏可开启智能跟随功 能。云台相机将自动跟随所选目标。如果双击位置检测到人脸则优先进入人脸跟随，如果没有 人脸则进入智能跟随（自拍模式下自动开启人脸跟随）。智能跟随适用于特征突出的静态物体， 以获得较理想的跟随效果。短按功能按键或单击屏幕取消跟随。
快速搜索关键词 PDF 电子文档可以使用查找功能搜索关键词。例如在 Adobe Reader 中，Windows 用户使 用快捷键 Ctrl+F，Mac 用户使用 Command+F 即可搜索关键词。
点击目录转跳 用户可以通过目录了解文档的内容结构，点击标题即可跳转到相应页面。
售后保修信息
2 2 2 2 4 4 5 5 5 6 6 8 9 9 11 12
12 12 12 13 13 14 15 15 16
© 2021 大疆灵眸 版权所有 3
DJI Pocket 2 用户手册
产品概述
DJI Pocket 2 手持云台相机采用 DJI 先进的云台增稳技术，最高可稳定拍摄 4K 60p 超高清视频 与 6400 万像素照片；配备触摸屏可预览拍摄画面及控制相机，具备智能跟随、变焦、全景拍照、 延时摄影和 HDR 视频等拍摄功能；可通过机身 4 个麦克风录制立体声，实现智能降风噪；支持 有线或无线 * 方式连接手机，通过 DJI Mimo App 可在手机实时显示高清画面。除上述拍摄功能 外还可使用 Story 功能，自动完成多种风格视频拍摄、编辑并支持即时分享至社交媒体。 DJI Pocket 2 提供丰富选配配件，如迷你摇杆、全能手柄、无线麦克风、微型三脚架、1/4 英寸 螺纹转接件、增广镜等，使得操作更简单，应用场景更丰富。
向右滑动 使用回放功能。上、下滑动翻看照片或视频，点击 除 照片或视频。
可进行多选；再次右滑选择收藏
或删
双 击 当 DJI Pocket 2 处于拍照、录像或慢动作模式时，拍摄界面下，双击触摸屏可开启智能跟随功 能。云台相机将自动跟随所选目标。如果双击位置检测到人脸则优先进入人脸跟随，如果没有 人脸则进入智能跟随（自拍模式下自动开启人脸跟随）。智能跟随适用于特征突出的静态物体， 以获得较理想的跟随效果。短按功能按键或单击屏幕取消跟随。
三轴自稳云台配置方案
三轴自稳云台配置方案方案阐述：上机设备包括：碳纤云台+陀螺仪+图传发送端+云台遥控接收端+摄影设备上机设备估重：地面站设备：云台遥控器+图传接收端+图像显示设备设备清单：图片5600.00 自重：1250MM220MM2角度：俯仰轴航向轴（左右转）度，转轴）3板成，强，摄影器材自重：工作电压：工作电流：工作环境温度：-15oC~65oC最大角速率：最大加速度：控制频率：控制角度范围-45o~45o(o ~180 o(o~90 o(扬声器输出功率：≥250mW/8DC12V8w2030×34(D)mm通道个数适合机种机（固定翼）发射功率高频调制方式编码方式数据分辨率液晶显示类型低电压警告模拟器接口供电接口电源供应电源整机重量天线长度尺寸m;1050.00 1.2GHz步传输-发射功率大-路，可靠性高- 8开关选择设置--路，无温飘现象4560.00 一体化摄像机图象分辨率分辨率镜头焦距变焦（倍数字A重量高度宽度长度安装示意图：测试视频地址：视频: 博弈航拍自稳云台演示5D单反相机自稳两轴云台/v_show/id_XNTA4OTU3NTcy.html视频: 五零出品，大飞机800试飞花絮1/v_show/id_XNDEwNzYwODgw.html。
三轴云台运动学建模
三轴云台运动学建模全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：三轴云台是一种常用于航空摄影和无人机等设备中的重要部件，其主要作用是对摄像头或其他设备进行稳定控制，从而拍摄出更加清晰、稳定的影像。
在实际应用中，三轴云台的运动学建模是至关重要的，可以帮助我们更好地了解其运动规律，并设计出更加高效稳定的控制算法。
本文将对三轴云台的运动学建模进行详细介绍。
一、三轴云台的结构和工作原理三轴云台通常由三个轴组成，包括俯仰轴、横滚轴和偏航轴。
俯仰轴控制摄像头在竖直平面上的倾斜角度，横滚轴控制摄像头在水平平面上的旋转角度，而偏航轴则用于控制摄像头在水平平面上的方向。
通过对这三个轴进行精确的控制，可以实现对摄像头姿态的稳定调整。
三轴云台的工作原理主要是通过内部的传感器来感知设备当前的姿态，然后通过电机驱动来调整摄像头的位置，从而保持其稳定。
具体来说，通过陀螺仪、加速度计等传感器对设备当前的角度和加速度进行监测，然后通过控制电机的转动来实现对设备姿态的调整，使其保持在所需的角度范围内。
二、三轴云台的运动学建模三轴云台的运动学建模是指通过数学方法对其运动规律进行描述和分析，从而为后续的控制算法设计提供基础。
在进行运动学建模时，需要考虑以下几个方面的因素：1. 坐标系的选择：在进行三轴云台的运动学建模时，需要选择适当的坐标系来描述设备的姿态和位置。
通常情况下，会选择惯性坐标系和设备坐标系两种坐标系，通过它们之间的转换关系来描述设备的运动。
2. 姿态表示：三轴云台的姿态可以通过欧拉角、四元数等方式进行表示。
欧拉角是通过设备相对于三个坐标轴的旋转角度来描述姿态，而四元数则是通过一个复数来表示设备的方向。
在建模时，需要选择适合自己的姿态表示方式进行描述。
3. 运动方程的建立：通过实际测量和分析，可以建立出三轴云台在不同控制模式下的运动方程。
这些方程通常由设备的姿态、角速度和加速度等参数来描述，可以帮助我们更加清晰地了解设备的运动规律。
小型三轴机载云台增稳控制与实现
中文摘要中文摘要随着小型无人直升机在低空航拍领域的广泛应用，消费者对航拍质量提出了更高的要求。
但无人机飞行姿态受外界气流等因素的干扰，严重影响航拍质量。
本文以三轴机载云台为研究对象，对机载云台的增稳控制进行了深入研究。
本文分析和介绍了机载云台的结构特性和增稳控制的工作原理，分析了三轴机载云台的数学模型，构建了以 Cortex-M3 微控制器为主控芯片、MEMS 运动传感器为云台姿态检测单元、直流无刷电机为执行单元的增稳云台姿态控制系统。
在此基础上讨论了云台姿态解算算法。
在控制算法上，本文提出了将滑模变结构控制算法应用在机载云台的控制系统中，使用扰动观测器预估系统的干扰并补偿。
并在MATLAB的Simulink中搭建仿真模型，通过试验分析了经典PID控制器、线性滑模控制器和非奇异终端滑模控制器的跟踪性能。
综合仿真结果可知，非奇异终端滑模控制器能更好满足三轴机载云台的增稳控制要求。
最后，制作了三轴机载云台的样机，并对云台进行测试。
测试表明，该云台各系统软硬件运行良好，达到了良好的增稳效果。
关键字：机载云台，姿态控制，滑模变结构控制，直流无刷电机- I -AbstractAbstractWith the wide application of small unmanned helicopters in the field of low-altitude aerial photography，consumers have put forward higher requirements for aerial photography quality. However，the flight attitude of the drone is disturbed by factors such as external airflow，which seriously affects the aerial photography quality. In this paper，the three-axis airborne PTZ is taken as the research object， and the stability control of the airborne PTZ is deeply studied.This paper analyzes and introduces the structural characteristics of the airborne platform and the working principle of the stabilization control. It analyzes the mathematical model of the three-axis airborne platform and constructs the Cortex-M3 microcontroller as the main control chip and the MEMS motion sensor. The pan-tilt attitude detection unit and the DC brushless motor are the stabilization and pan/tilt attitude control systems of the execution unit. Based on this，the PTZ attitude solving algorithm is discussed.In the control algorithm，this paper proposes to apply the sliding mode variable structure control algorithm to the control system of airborne pan/tilt， and use the disturbance observer to predict the interference and compensation of the system. The simulation model is built in Simulink of MATLAB. The tracking performance of classical PID controller， linear sliding mode controller and non-singular terminal sliding mode controller is analyzed through experiments. The comprehensive simulation results show that the non-singular terminal sliding mode controller can better meet the stability control requirements of the three-axis airborne pan/tilt.Finally，a prototype of a three-axis airborne head was produced and tested on the gimbal. Tests show that the software and hardware of the PTZ system are running well and have achieved good stability.Keywords: loading airborne， attitude control，sliding mode variable structure control， DC brushless motor目 录目录中文摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1课题背景及研究意义 (1)1.2国内外研究现状分析 (2)1.2.1国外研究现状分析 (2)1.2.2国内研究现状分析 (3)1.2.3三轴机载云台增稳控制方法 (5)1.3 本文主要研究内容 (5)第2章三轴机载结构分析及姿态解算 (7)2.1三轴机载云台结构 (7)2.2机载三轴云台姿态解算研究 (9)2.2.1参考坐标系 (9)2.2.2姿态解算算法选择 (10)2.3姿态角更新 (13)2.4本章小结 (16)第三章三轴机载云台数学建模 (17)3.1三轴机载云台模型 (17)3.1.1三轴机载云台建模 (17)3.2直流电机的线性建模 (18)3.2.1电机的选型分析 (18)3.2.2直流无刷电机的等效电路 (20)3.2.3直流无刷电机基本公式 (21)3.3机载云台各环节模型 (22)3.4 PID控制策略分析 (23)目录3.4.1经典的PID控制 (23)3.4.2机载云台PID仿真 (25)3.5本章小结 (26)第4章三轴机载云台的滑模变结构控制 (27)4.1变结构控制简介 (27)4.1.1变结构及滑模变结构简介 (27)4.1.2滑模变结构控制定义 (28)4.1.3三轴机载云台模型简化 (29)4.2三轴机载云台的线性滑模控制 (29)4.2.1普通线性滑模控制原理 (29)4.2.2线性姿态环滑模控制律的设计 (29)4.2.3收敛性分析 (31)4.3基于非奇异终端滑模变结构姿态环滑模控制器研究 (33)4.3.1非奇异终端滑模控制基本原理 (33)4.3.2非奇异终端滑模控制律的设计 (33)4.3.3收敛性分析 (34)4.4基于观测器的非奇异终端滑模控制算法的改进 (40)4.5本章小结 (42)第五章软硬件设计及样机测试 (43)5.1增稳云台控制器的方案叙述 (43)5.2硬件系统设计 (43)5.2.1主控模块硬件设计 (43)5.2.2运动检测模块设计 (45)5.2.3电机驱动模块设计 (47)5.2软件系统设计 (48)5.3姿态控制算法仿真分析仿真分析 (50)5.3.1阶跃信号仿真及跟踪性能分析 (50)目录5.3.2正弦信号仿真及跟踪性能分析 (52)5.3.3基于干扰观测器非奇异终端滑模控制器性能分析 (53)5.4样机及测试结果 (54)5.5本章小结 (55)第六章结论 (56)参考文献 (58)致谢 (64)独创性声明 (66)第1章 绪论第1章绪论1.1课题背景及研究意义目前，低空领域的航拍技术在很多领域都有重要的应用，比如高层建筑外观质量检验，高桥下部桥面裂缝检测，海洋测绘，森林防火，地震、山洪等地质灾害的搜索、支援和营救等工作。