[发明专利]一种车载摄像头云台伺服系统及控制方法

摘要

本发明公开了一种车载摄像头云台伺服系统及控制方法，包括摄像头三轴云台和伺服控制装置；所述摄像头三轴云台包括俯仰电机、侧倾电机和横摆电机、侧倾臂(1)、俯仰臂(4)、横摆臂(5)、云台顶座(7)、摄像头(11)、俯仰轴轴承(12)和配重块(13)；所述俯仰电机包括俯仰电机定子(2)和俯仰电机转子(3)；所述横摆电机包括横摆电机定子(6)和横摆电机转子(8)；所述侧倾电机包括侧倾电机定子(9)和侧倾电机转子(10)；所述伺服控制装置包括惯性测量单元、三维建模控制单元、角速度环控制单元和角位移环控制单元。本发明提升了摄像头三轴云台伺服系统实时控制的动态性能和抗扰性能，为无人驾驶车辆的安全性提供保障。

主权项

1.一种车载摄像头云台伺服系统，其特征在于：包括摄像头三轴云台和伺服控制装置；/n所述摄像头三轴云台包括俯仰电机、侧倾电机和横摆电机、侧倾臂(1)、俯仰臂(4)、横摆臂(5)、云台顶座(7)、摄像头(11)、俯仰轴轴承(12)和配重块(13)；所述俯仰电机包括俯仰电机定子(2)和俯仰电机转子(3)；所述横摆电机包括横摆电机定子(6)和横摆电机转子(8)；所述侧倾电机包括侧倾电机定子(9)和侧倾电机转子(10)；/n所述摄像头(11)经俯仰臂(4)与俯仰电机转子(3)固连，所述俯仰电机转子(3)用于实现俯仰方向的运动；所述配重块(13)螺纹连接在俯仰臂(4)上，用于补偿侧倾方向上由于俯仰电机自重所造成的重力不平衡力矩；所述俯仰臂(4)由俯仰轴轴承(12)进行约束；所述俯仰电机定子(2)经侧倾臂(1)与侧倾电机转子(10)固连，所述侧倾电机转子(10)用于实现侧倾方向的运动；侧倾电机定子(9)经横摆臂(5)与横摆电机转子(8)固连；所述横摆电机转子(8)用于实现横摆方向的运动；所述横摆电机定子(6)与云台顶座(7)固连，所述云台顶座(7)靠近车内顶部的内后视镜进行固定，从而将整个摄像头三轴云台固连到车内顶部的内后视镜附近；所述俯仰电机、侧倾电机和横摆电机内部均设置有位置传感器；/n所述伺服控制装置包括：/n惯性测量单元，安装于摄像头(11)上，用于测量摄像头(11)的角速度和角位移信息，并利用四元数互补滤波算法生成精确角位移信息；/n执行机构控制单元，用于依据俯仰电机、横摆电机、侧倾电机内部的位置传感器，生成三个方向上驱动电桥IGBT开关顺序信息；基于三个方向上的目标电压信息，生成驱动电桥IGBT占空比，通过驱动电桥实现俯仰、侧倾、横摆三个方向电机转速的开环控制；/n角速度环控制单元，基于执行机构控制单元，构建角速度环控制器模型，所述角速度环控制模型经粒子群算法参数优化后，根据惯性测量单元得到的实际角速度信息，与目标角速度信息结合，生成电机驱动电压PWM信号的占空比信息；/n角位移环控制单元，用于在优化后的角速度环控制器模型基础上，构建角位移环控制器模型；所述角位移环控制器模型经粒子群算法参数优化后，根据用户设定的目标转角信息与惯性测量单元得到的实际角位移信息，生成目标角速度发送给角速度环控制器模型，实现双闭环控制。/n