[发明专利]一种陀螺增稳监控云台及其控制方法

权利要求书

1.一种陀螺增稳监控云台，其特征在于，包括：监控云台、陀螺稳定云台以及光电负载；

所述监控云台包括第一底座、设置在所述第一底座上的驱动仓、设置在所述驱动仓内部的方位步进电机、设置在所述驱动仓内部的俯仰步进电机、设置在所述驱动仓内部的步进电机驱动电路板、以及与所述俯仰步进电机的输出轴连接的光电设备仓；

所述步进电机驱动电路板分别与所述俯仰步进电机、所述方位步进电机电连接；所述陀螺稳定云台和所述光电负载均设置在所述光电设备仓的内部；

所述陀螺稳定云台包括第二底座、设置在所述第二底座上的方位轴电机、通过支撑结构与所述方位轴电机连接的俯仰轴电机、与所述俯仰轴电机的输出轴连接的光电负载、以及套设在所述俯仰轴电机输出轴上的陀螺稳定控制电路板；

所述方位轴电机上设置有方位轴角度传感器，所述俯仰轴电机上设置有俯仰轴角度传感器；所述陀螺稳定控制电路板分别与所述俯仰轴角度传感器、所述方位轴角度传感器电连接；所述陀螺稳定控制电路板分别与所述俯仰轴电机和所述方位轴电机电连接；所述陀螺稳定控制电路板与所述步进电机驱动电路板电连接。

2.根据权利要求1所述的一种陀螺增稳监控云台，其特征在于，

所述陀螺稳定电路板包括单片机、六轴惯性传感器、方位轴电机驱动芯片以及俯仰轴电机驱动芯片；

其中，所述单片机通过输入模块分别与所述六轴惯性传感器、所述俯仰轴角度传感器、所述方位轴角度传感器电连接；

所述单片机通过PWM输出模块分别与所述方位轴电机驱动芯片、所述俯仰轴电机驱动芯片连接；

所述单片机通过通信接口与所述步进电机驱动电路板通信。

3.根据权利要求1所述的一种陀螺增稳监控云台，其特征在于，

所述支撑结构包括方位电机转接板和俯仰电机固定支架；所述方位电机转接板和所述俯仰电机固定支架的位置关系为垂直关系。

4.根据权利要求2所述的一种陀螺增稳监控云台，其特征在于，

所述光电负载与所述陀螺稳定控制电路板固联，所述陀螺稳定控制电路板与所述俯仰轴电机的定子侧固联，所述俯仰轴电机的转子侧与所述俯仰电机固定支架固联，所述俯仰电机固定支架与所述方位电机转接板固联，所述方位电机转接板与所述方位轴电机的定子侧固联，所述方位轴电机的转子侧与所述第二底座固联，所述第二底座与所述光电设备仓的内壁固联。

5.根据权利要求1所述的一种陀螺增稳监控云台，其特征在于，

所述俯仰轴电机和所述方位轴电机均为无刷电机。

6.根据权利要求1所述的一种陀螺增稳监控云台，其特征在于，

所述俯仰轴角度传感器和所述方位轴角度传感器均为线性霍尔元件或磁性编码器。

7.一种应用于权利要求2所述的陀螺增稳监控云台的控制方法，其特征在于，包括：

获取外界控制台传输的监控云台旋转指令；

根据六轴惯性传感器采集的三轴角速度数据和三轴加速度数据，计算光电负载的角速度数据；

根据所述监控云台旋转指令和所述光电负载的角速度数据，运行惯性稳定反馈控制算法，驱动俯仰轴电机和方位轴电机进行旋转运动，以实现可受控旋转的惯性稳定功能；

获取俯仰轴角度传感器采集的俯仰轴偏离中立点的俯仰角度信息和方位轴角度传感器采集的方位轴偏离中立点的方位角度信息；

根据所述俯仰角度信息和所述方位角度信息，运行反馈控制算法获得步进电机的旋转控制量，通过通信接口向所述步进电机驱动电路板发送旋转控制量；所述步进电机驱动电路板用于驱动俯仰步进电机和方位步进电机进行旋转运动。

8.根据权利要求7所述的陀螺增稳监控云台的控制方法，其特征在于，所述根据六轴惯性传感器采集的三轴角速度数据和三轴加速度数据，计算光电负载的角速度数据，具体包括：

获取六轴惯性传感器采集的三轴角速度数据和三轴加速度数据；

对所述三轴角速度数据和所述三轴加速度数据进行融合滤波和姿态解算，得到光电负载的角速度数据。

9.根据权利要求7所述的陀螺增稳监控云台的控制方法，其特征在于，所述根据所述监控云台旋转指令和所述光电负载的角速度数据，运行惯性稳定反馈控制算法，驱动俯仰轴电机和方位轴电机进行旋转运动，具体包括：

将所述监控云台旋转指令确定为角速度反馈控制的目标量；

将所述光电负载的角速度数据确定为角速度反馈控制的反馈量；

根据所述目标量和所述反馈量，利用角速度反馈控制算法，计算俯仰轴电机的控制量和方位轴电机的控制量；

根据所述俯仰轴电机的控制量和所述方位轴电机的控制量，驱动俯仰轴电机和方位轴电机进行旋转运动。