一種基于ARM的二自由度云臺(tái)伺服控制系統(tǒng)研究.pdf

1、云臺(tái)是一種用于安裝、固定攝像頭的支撐設(shè)備,傳統(tǒng)云臺(tái)主要應(yīng)用于大型場(chǎng)所的安防監(jiān)控,具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積大、調(diào)速范圍小等特點(diǎn),而真正適合小場(chǎng)所的云臺(tái)并不多。國(guó)外云臺(tái)價(jià)格較高,國(guó)內(nèi)沒有得到廣泛的應(yīng)用。因此,研制體積小、定位準(zhǔn)確、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉的云臺(tái)有很大的社會(huì)意義。
　　 本文主要分析和研究了一種基于ARM的控制驅(qū)動(dòng)一體化二自由度云臺(tái)。主要工作如下:
　　 根據(jù)功能要求,確定了云臺(tái)設(shè)計(jì)的主要技術(shù)指標(biāo);通過分析比較,確定了二自

2、由度云臺(tái)的結(jié)構(gòu)形式,提出了采用直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)、增量式光電編碼器和基于ARM的控制驅(qū)動(dòng)一體化總體方案來實(shí)現(xiàn)。采用D-H法對(duì)二自由度云臺(tái)進(jìn)行了正運(yùn)動(dòng)學(xué)位置分析,采用幾何法進(jìn)行了逆運(yùn)動(dòng)學(xué)求解,采用蒙特卡洛方法對(duì)云臺(tái)工作空間進(jìn)行了分析,并對(duì)桿長(zhǎng)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。
　　 針對(duì)直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)具有一定非線性的特點(diǎn),本文采用具有慣性特性的時(shí)變修正函數(shù)α(δ,γ)設(shè)計(jì)了一種帶時(shí)變修正權(quán)函數(shù)FUZZY-PID控制算法。該算法綜合了模糊控制算法

3、、PID控制算法和智能權(quán)函數(shù)各自的優(yōu)點(diǎn),無需確定模糊變量的隸屬函數(shù)和控制規(guī)則表,并且控制系統(tǒng)的運(yùn)算量小,相當(dāng)于常規(guī)的PID控制算法,但性能優(yōu)于積分分離的PI控制算法及帶智能權(quán)函數(shù)的常規(guī)模糊控制算法。
　　 研制了基于ARM的控制驅(qū)動(dòng)一體化二自由度云臺(tái)控制系統(tǒng)。硬件電路包括電源、驅(qū)動(dòng)電路、接口電路、傳感器檢測(cè)電路以及通信電路等部分。利用ARM控制驅(qū)動(dòng)一體化硬件平臺(tái),在分析模擬退火算法原理的基礎(chǔ)上,本文提出一種改進(jìn)的模擬退火算法。以