【摘要】：手持穩(wěn)定云臺(tái)的主要作用是將外界環(huán)境因數(shù)引起的相機(jī)姿態(tài)變化進(jìn)行隔離。如因操作者運(yùn)動(dòng)造成的機(jī)體震動(dòng)、風(fēng)阻力矩等,為了確保工作中相機(jī)的視軸始終保持期望的姿態(tài)不動(dòng)。云臺(tái)相機(jī)要拍攝出高質(zhì)量的影像最重要的就是保證相機(jī)的視軸相對(duì)目標(biāo)保持穩(wěn)定。因此在相機(jī)拍攝的過程中要求設(shè)備始終保持水平、勻速運(yùn)動(dòng)并且還要保持設(shè)備姿態(tài)的穩(wěn)定。本文采用了瑞芯微RK3399作為手持穩(wěn)定云臺(tái)控制系統(tǒng)的控制芯片,本文設(shè)計(jì)了云臺(tái)的機(jī)械結(jié)構(gòu)且對(duì)云臺(tái)進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)分析、應(yīng)用姿態(tài)融合算法最后對(duì)云臺(tái)控制系統(tǒng)硬件和軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)。本文的主要內(nèi)容為:首先,根據(jù)常見的穩(wěn)定云臺(tái)多采用單姿態(tài)傳感器且安放在目標(biāo)載體上或者云臺(tái)基座上。本設(shè)計(jì)針對(duì)手持穩(wěn)定云臺(tái)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn),采用雙慣性傳感器的安裝方案,一個(gè)安裝在載體相機(jī)上,另一個(gè)安裝在與框架相連的電機(jī)上。同時(shí)介紹了穩(wěn)定云臺(tái)工作原理并進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)分析。然后,選用了三個(gè)無刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)云臺(tái),根據(jù)已知無刷直流電機(jī)的數(shù)學(xué)模型得出穩(wěn)定云臺(tái)俯仰框架控制模型。對(duì)常規(guī)PID控制方法和模糊啟適應(yīng)PID控制方法進(jìn)行對(duì)比,通過分析比較最終選用了模糊自適應(yīng)PID控制方法對(duì)云臺(tái)控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真,并且在加入擾動(dòng)輸入下的仿真結(jié)果較常規(guī)PID控制方法具有更好的快速性和穩(wěn)定性。同時(shí)將經(jīng)典卡爾曼濾波方法用于控制系統(tǒng),對(duì)經(jīng)典卡爾曼濾波算法在本設(shè)計(jì)上的應(yīng)用MATLAB進(jìn)行仿真驗(yàn)證。最后,對(duì)手持穩(wěn)定云臺(tái)系統(tǒng)硬件控制系統(tǒng)和軟件控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)了RK3399外圍電路板并介紹了無刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)原理和反電動(dòng)勢(shì)的零位檢測(cè)方法;對(duì)手持穩(wěn)定云臺(tái)俯仰軸、橫滾軸、方位軸工作條件下的姿態(tài)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,結(jié)果符合設(shè)計(jì)指標(biāo)要求。
【圖文】：

并對(duì)其進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)建模。的設(shè)計(jì)方案要了解穩(wěn)定云臺(tái)的機(jī)械結(jié)構(gòu), 合理的設(shè)計(jì)影響云臺(tái)總體的性能。對(duì)于穩(wěn)定云臺(tái)系統(tǒng)選擇一個(gè)好的云臺(tái)模型至關(guān)重要[8]。構(gòu)型式:按照.云臺(tái)系.統(tǒng)轉(zhuǎn)軸.的數(shù)量的多少定云臺(tái)應(yīng)用最為廣泛，，它有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、相但是兩軸穩(wěn)定云臺(tái)有自身的缺陷。比如當(dāng)目標(biāo)視軸的。滾動(dòng)。因此兩軸云臺(tái)不能將載固有的原理性不足。兩軸穩(wěn)定云臺(tái)只可以能使用在對(duì)視軸.旋轉(zhuǎn)沒有要求的應(yīng)用場(chǎng)合兩軸云臺(tái)的不足之處從而有效的跟蹤目標(biāo)

哈爾濱工程大學(xué)碩士學(xué)位論文料均采用硬鋁合金,硬鋁合金密度低但強(qiáng)度高1 所示。在進(jìn)行云臺(tái)的設(shè)計(jì)時(shí),考慮的因素有和維護(hù),慣性.傳感器、電機(jī).重量.和.體積.的大小境。在本文設(shè)計(jì)方案中,對(duì)云臺(tái)的穩(wěn)定性有一環(huán)架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案。安裝方案采用單傳感器設(shè)計(jì)方案不同，本設(shè)計(jì)選選用的兩個(gè) IMU 是同型號(hào)的 MPU6050 傳兩個(gè)姿態(tài)傳感器于一體，體積小、重量輕而基座上稱為 IMU0，另一個(gè)安裝在載體相機(jī)上
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TB853.9;TP273;TH702

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本文編號(hào)：2710931