[发明专利]一种双级驱动陀螺稳定云台及其控制方法

权利要求书

1.一种双级驱动陀螺稳定云台，其特征在于，包括从下到上依次设置的云台底座、粗稳伺服舱和精稳负载舱，所述云台底座通过粗稳方位减速机和粗稳方位电机连接粗稳伺服舱；所述粗稳伺服舱内设有粗稳俯仰电机和粗稳俯仰减速机，且所述粗稳俯仰电机通过粗稳俯仰减速机传动连接所述精稳负载舱；所述精稳负载舱内的底部设有精稳方位电机，所述精稳方位电机通过“L”字型的连接支架连接精稳俯仰电机，所述精稳俯仰电机通过连接件连接有光电负载，所述光电负载上固定安装有传感控制板。

2.根据权利要求1所述的双级驱动陀螺稳定云台，其特征在于，所述传感控制板上设有惯性传感器、第一单片机、第一驱动芯片和第一磁编码器芯片，所述惯性传感器紧贴光电负载，所述惯性传感器的信号输出端连接第一单片机的第一信号输入端，所述第一单片机的第一信号输出端连接第一驱动芯片的信号输入端，所述第一驱动芯片的信号输出端连接精稳俯仰电机的信号输入端，所述精稳俯仰电机轴上的磁钢靠近第一磁编码器芯片，所述第一磁编码器芯片的信号输出端连接第一单片机的第二信号输入端，所述第一单片机的第二信号输出端连接光电负载的信号输入端。

3.根据权利要求2所述的双级驱动陀螺稳定云台，其特征在于，所述精稳方位电机的尾部设有精稳方位驱动板，所述精稳方位驱动板上设有第二单片机、第二驱动芯片和第二磁编码器芯片，所述第一单片机的第三信号输出端通过通信总线连接第二单片机的第一信号输入端，所述第二单片机的第一信号输出端连接第二驱动芯片的信号输入端，所述第二驱动芯片的信号输出端连接精稳方位电机的信号输入端，所述精稳方位电机轴上的磁钢靠近第二磁编码器芯片，所述第二磁编码器芯片的信号输出端连接第二单片机的第二信号输入端。

4.根据权利要求3所述的双级驱动陀螺稳定云台，其特征在于，所述粗稳伺服舱内还设有粗稳驱动电路板、粗稳方位闭环驱动器和粗稳俯仰闭环驱动器，所述粗稳驱动电路板上设有第三单片机，所述第一单片机的第四信号输出端通过通信总线连接第三单片机的第一信号输入端，所述第三单片机的第一信号输出端连接粗稳方位闭环驱动器的信号输入端，所述粗稳方位闭环驱动器的信号输出端连接粗稳方位电机的信号输入端，所述粗稳方位电机的旋转轴连接粗稳方位减速机的输入轴；第三单片机的第二信号输出端连接粗稳俯仰闭环驱动器的信号输入端，所述粗稳俯仰闭环驱动器的信号输出端连接粗稳俯仰电机的信号输入端，所述粗稳俯仰电机的旋转轴连接粗稳俯仰减速机的输入轴。

5.根据权利要求4所述的双级驱动陀螺稳定云台，其特征在于，所述云台底座上设有接口电路板，所述光电负载的信号输出端通过光电负载通信线连接接口电路板的第一信号输入端，所述第三单片机的第三信号输出端连接接口电路板的第二信号输入端。

6.根据权利要求1所述的双级驱动陀螺稳定云台，其特征在于，所述精稳方位电机和精稳俯仰电机均为无刷伺服电机。

7.根据权利要求1或4所述的双级驱动陀螺稳定云台，其特征在于，所述粗稳方位电机和粗稳俯仰电机均为闭环伺服式步进电机。

8.根据权利要求1或4所述的双级驱动陀螺稳定云台，其特征在于，所述粗稳方位减速机和粗稳俯仰减速机分别为蜗轮蜗杆减速器、齿轮减速器、同步带轮减速器、谐波减速器和球减速器中的一个。

9.一种双级驱动陀螺稳定云台的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

a、采集光电负载的惯性运动数据，该惯性运动数据包括三轴角速度和三轴加速度；

b、计算出精稳角速度环输出量，控制精稳方位电机和精稳俯仰电机运动；

c、通过第一磁编码器芯片和第二磁编码器芯片反馈的数据，获得回中偏差角度；

d、以回中偏差角度为零作为目标量，计算出粗稳角度环输出量，控制粗稳方位电机和粗稳俯仰电机运动。

10.根据权利要求9所述的双级驱动陀螺稳定云台的控制方法，其特征在于，所述步骤b包括以下步骤：

b101、接收到惯性运动数据后，运行姿态解算算法获得光电负载的姿态角度，并分别解算出精稳方位电机和精稳俯仰电机对应的本轴角速度；

b102、以计算出的姿态角度为反馈量，以对光电负载的运动指令为目标量，计算出精稳角度环输出量；

b103、以步骤b101计算出的本轴角速度为反馈量，以步骤b102计算出的精稳角度环输出量为目标量，计算出精稳角速度环输出量。