一种无人机自稳云台及控制方法技术

本发明专利技术公开一种无人机自稳云台及控制方法，方法包括：采用自适应互补滤波算法和四元数法，根据惯性测量数据确定实测姿态角信息；将期望姿态角信息与实测姿态角信息作差处理，获得当前偏转角度；采用PID控制算法对当前偏转角度进行补偿，确定实际控制量；根据实际控制量控制三轴电机转动。本发明专利技术采用自适应互补滤波算法和四元数法根据惯性测量数据确定实测姿态角信息，消除输出角度中的积累误差提高了对整个人机自稳云台控制的准确度；另外本发明专利技术采用PID控制算法对所述当前偏转角度进行补偿确定实际控制量，进而进一步减少系统误差，因此进一步提高了对整个人机自稳云台控制的准确度。准确度。准确度。

【技术实现步骤摘要】
一种无人机自稳云台及控制方法


[0001]本专利技术涉及云台控制
，特别是涉及一种无人机自稳云台及控制方法。

技术介绍

[0002]云台是无人机上最常见的执行机构，通过云台安装航拍相机，末端执行器，任务执行机构来扩展无人机功能，使无人机可以在空中灵活作业。目前无人机已融入人们日常生活、工业生产、设备农业生产以及电力巡检中。
[0003]随着无人机应用范围越来越广，各项任务指标都对无人机云台的控制性能提出了更多的要求，例如，稳定性、准确度、快速性，其不仅要求无人机拥有良好的自稳性能、负载性能以及控制性能，还要求其负载云台可以支持搭载设备进行任务作业，并尽量减少任务执行过程中对无人机机体的影响。
[0004]目前民用无人机公司主要开发方向为小型玩具无人机、小型航拍无人机、中型植保无人机以及中型电力巡检无人机，除了小型玩具无人机外，其他类型无人机都需要依赖强大的自稳云台来实现任务目标。自稳定云台搭载特定负载可以进行喷洒农药，拍摄高清图像，热点追踪等任务，任务完成的优劣程度不仅取决于无人机本身的控制性能，还取决与其负载云台的控制性本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无人机自稳云台控制方法，其特征在于，所述方法包括：获取期望姿态角信息和IMU惯性测量单元发送的惯性测量数据；所述惯性测量数据包括绕X、Y和Z轴旋转的实测角速度和绕X、Y和Z轴旋转的实测角加速度；采用自适应互补滤波算法和四元数法，根据所述惯性测量数据确定实测姿态角信息；所述实测姿态角信息包括仰俯角、偏转角和翻转角；将所述期望姿态角信息与所述实测姿态角信息作差处理，获得当前偏转角度；采用PID控制算法对所述当前偏转角度进行补偿，确定实际控制量；根据所述实际控制量控制三轴电机转动。2.根据权利要求1所述的无人机自稳云台控制方法，其特征在于，所述采用自适应互补滤波算法和四元数法，根据所述惯性测量数据确定实测姿态角信息，具体包括：采用四元数法，根据所述绕X、Y和Z轴旋转的实测角速度确定四元数组；根据所述四元数组确定初始姿态角信息和旋转矩阵；采用自适应互补滤波算法根据所述绕X、Y和Z轴旋转的实测角加速度、所述初始姿态角信息和所述旋转矩阵确定实测姿态角信息。3.根据权利要求2所述的无人机自稳云台控制方法，其特征在于，所述采用自适应互补滤波算法根据所述绕X、Y和Z轴旋转的实测角加速度、所述初始姿态角和所述旋转矩阵确定实测姿态角信息，具体包括：提取所述旋转矩阵的Z轴旋转分量，并在地理坐标系下的投影，获得第一旋转矩阵；对所述绕X、Y和Z轴旋转的实测角加速度进行归一化处理，获得加速度矩阵；将所述加速度矩阵的Z轴旋转分量在地理坐标系下的投影，获得第二旋转矩阵；根据所述第一旋转矩阵和所述第二旋转矩阵确定姿态误差矩阵；将所述初始姿态角信息减去姿态误差矩阵获得实测姿态角信息。4.根据权利要求3所述的无人机自稳云台控制方法，其特征在于，所述根据所述第一旋转矩阵和所述第二旋转矩阵确定姿态误差矩阵，具体公式为：其中，为姿态误差矩阵，e
x
、e
y
和e
z
分别为三个轴向上的姿态误差，为第二旋转矩阵，β
x
、β
y
和β
y
分别为加速度矩阵的Z轴旋转分量在地...

【专利技术属性】
技术研发人员：祖磊，吴东，张骞，张桂明，王华毕，李德宝，吴乔国，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：