云台控制系统

上海电力学院

本科毕业设计（论文）

题目：云台稳定性控制仿真

院系：自动化工程学院

专业年级：自动化（核电运行方向）2014届

学生姓名：乐瀚学号：********

指导教师：***

2014年6月11 日

【摘要】

最近几年来，随着计算机控制技术的发展，自动化技术在飞机驾驶中的应用在无人机飞上蓝天后，无人飞行器在军用领域，民用领域，以及工业领域，都受到了普遍关注，这也使得人们对无人飞行器的研究产生了浓厚的兴趣。

然而单纯的无人飞行器没有任何实际应用价值，当安装有探测监控设备的机载稳定平台后的无人飞行器就可以实现航拍，大地测量，民航定位，军事侦察等用途。如何使得无人机可以更多的更加智能化地执行某些特殊任务，如紧急搜救，精确制导，定向爆破，交通管制，反恐防暴等，这就需要无极飞行器可以对特定的目标进行智能跟踪，实时地传输目标信息，再由指挥人员指示下一步的操作。

云台是应用无人机侦查监控系统中不可缺少的配套设备之一，它与摄像机配套使用能达到扩大监视的目的，提高了摄像机的使用价值。本论文在分析了云台结构和控制要求的基础上，利用matlab对云台的转动以及调整进行了仿真实验，对云台的控制有了深入的说明研究。

关键词：无人机；云台；控制方法；PID控制器；解耦系统

【Abstract】

In recent years, with the development of the computer control technology, automation technology in the application of the plane driving after the uav flying in the blue sky, unmanned aerial vehicles in the field of military, civilian areas, as well as industrial applications, has received the widespread attention, it also makes people study of unmanned aerial vehicles produced the strong interest.

However simple unmanned aerial vehicles do not have any practical application value, when the installation has to detect airborne stabilized platform of the monitoring device can realize the aerial of unmanned aerial vehicles (uavs) and geodesy, civil aviation, military reconnaissance and other purposes.How to make the uav can be more more intelligently to perform specific tasks, such as emergency rescue, precision-guided, directional blasting, traffic control, anti-terror work, etc., which requires the infinite aircraft can be smart to specific target tracking, target information real-time transmission, to the next operation directed by the commander.

PTZ is application of a uav reconnaissance one of the indispensable equipment in the monitoring and control system, it with the camera can achieve the goal of expanding surveillance, to improve the use value of the camera.In this paper, the analysis of the PTZ, on the basis of structure and control requirements, PTZ rotation and adjust to make use of the matlab simulation experiment, an insight into the control of the PTZ research.

Key words: unmanned aerial vehicles (uavs);PTZ.Control method;The PID controller.Decoupling system

目录

1 绪论 (1)

2 云台介绍 (3)

2.1云台与荷载 (3)

2.2云台电机 (4)

2.3云台控制方法与算法 (4)

2.4云台的控制性能指标 (5)

2.4.1 云台的转动速度 (5)

2.4.2 云台的转动角度 (5)

2.4.3 云台的载重量 (6)

2.4.4 云台使用环境指标 (6)

3 云台控制系统设计 (7)

3.1云台稳定坐标系 (7)

3.2云台内部结构 (7)

3.3驱动电机 (9)

3.3.1 步进电机 (9)

3.3.2 步进电机工作原理 (10)

3.3.3 驱动电机性能指标 (11)

3.4云台控制方案选择 (12)

4 云台控制系统仿真及整定 (15)

4.1前期准备 (15)

4.2仿真工具 (18)

4.3仿真方案 (19)

4.3.1 串级控制 (19)

4.3.2 解耦控制 (20)

4.4解耦系统 (20)

4.4.1 相对增益 (20)

4.4.2 相对增益的确定方法 (22)

4.4.3 解耦控制方法 (22)

4.4.4 解耦设计方案 (23)

4.5整定分析结果 (26)

5 结论 (32)

5.1未来发展 (32)

5.2结束语 (32)

致谢 (34)

参考文献 (35)