两自由度航拍云台控制系统设计毕业论文（设计）.doc

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1、序号（学号〉：021240323长春大学毕业设计（论文）两自由度航拍云台控制系统设计姓名徐志强学院电子信息工程学院专业电气工程及其自动化班级12403指导教师曹福成2016年6月1日两自由度航拍云台控制系统设计摘要：本文提出了二自由度航拍云台，以现有的单片机技术和控制理论为依托,研究如何从硬件和软件两方面，让系统能够满足航拍的功能。硬件核心处理器采用的是TSM320F2812芯片，云台驱动源采直流电机，在传感器的选择上面选用了编码器和加速度陀螺仪对云台进行精准的位置和姿态分析。论文采用模块化的设计理念，通

2、过外围电机驱动电路来驱动直流电机，实现电机的正转与反转。运用PID算法来调节PWM输出，保证了云台的匀速、稳定、精确运行。关键词：二自由度云台；TSM320F2812；编码器；直流电机；PID控制算法DesignofControlSystemofTwoDegreesofFreedomofTheAerialPlatformAbstract:Twodegreeoffreedomaerialplatformisproposedinthispaper.Toexistingmicrocontrollertechno

3、logyandcontroltheoryrelyingon，studyhowtofromtwoaspectsofhardwareandsoftwareallowsthesystemtocansatisfytheaerialfunction.UsinghardwarecoreprocessorchipTSM320F2812.PantiltdrivesourceDCmotor，ontopofthesensorselectionchoosestheencoderandgyroscopeaccelerationo

4、fPTZforaccurateanalysisofpositionandgesture.Themodulardesignconcept，throughtheperipheryofamotordrivingcircuittodrivetheDCmotor，themotorforwardandinversion.UsingPIDalgorithmtoadjustthePWMoutput，toensurethattheheadoftheuniform，stableandaccurateoperation.Key

5、words:Twodegreeoffreedomplatform;TSM320F2812;encoder;DCmotor;PIDcontrolalgorithm••11I目录iI第1章绪论1i1.1二自由度航拍云台11.2研究的背景和意义1i1.3国内外的研究现状2

6、1.4本课题的研究主要内容3i第2章系统总体设计方案42.1云台基础4I

7、2.2电机驱动方式及传感器的选择4i2.3角度检测装置的选择5I:2.4总体控制方案6II订2.5小结8

8、第3章云台控制系统的硬件设计9i3.1DSP芯片9j3.2电机

9、驱动电路设计11i3.3电源模块设计12

10、3.4CPU外围接口电路设计13i3.5传感器单元设计15!3.6串口单元设计17!3.7小结18第4章云台的软件部分194.1系统流程图19i4.2控制器的研究与算法20i第5章结束语24j至文i射25参考文献26Pff27第1章绪论1.1二自由度航拍云台云台是一种安装、固定摄像装置的支撑设备，它主要起到联结摄像装置与支撑物的作用。它的英文名叫做Pan-Tilt（简称PT），作为一种机械装置它的旋转方向主要有水平和竖直两个方向。目前二自由度云台主要用于监控、航

11、天拍摄拍摄和卫星拍摄等运动的图形和一些事物的信息拍摄当屮，它可以更直接更方便的采集信息，同时也能够使采集的信息内容更加的丰富等等。FI前在航空航天的一些机械装置中也利用云台来实现更大视野范围内的扩展。R前固定云台和电动云台是主要的两种云台。固定云台比较局限，只能监视房屋、楼道、建筑物和需要保护的重要地方的环境当中，对这种环境云台一般都是先把所要安装的云台安装到特定的地方之后通过工具调整好摄像机，使它的水平和竖直的角度达自己想要的效果，然后固定好云台装置。电动云台有电动云台的特点，固定云台有固定云台的特点，

12、两者之间有着很大的区别，电动云台具有不固定性，承载摄像机的电动云台在移动时可以采集到更大的视角，因此对于视野的监控范围有着明显的提升，电动云台通过接受控制器的信号实现对云台轨迹实现定位分析，并通过控制让无刷直流电机云台实现高速的旋转，承载在云台上而的监控系统在控制信号的指令下实现目标范围

13、Aj搜索，这个过程在值班操作人员的手动操作下完成。云台的旋转模式使云台有了不同的性质，即水平旋转云台以及可以实现各个方而监控全方位云台。左右