一種基于ARM的二自由度云臺伺服控制系統(tǒng)研究.pdf

1、云臺是一種用于安裝、固定攝像頭的支撐設(shè)備,傳統(tǒng)云臺主要應用于大型場所的安防監(jiān)控,具有結(jié)構(gòu)復雜、體積大、調(diào)速范圍小等特點,而真正適合小場所的云臺并不多。國外云臺價格較高,國內(nèi)沒有得到廣泛的應用。因此,研制體積小、定位準確、結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉的云臺有很大的社會意義。
　　 本文主要分析和研究了一種基于ARM的控制驅(qū)動一體化二自由度云臺。主要工作如下:
　　 根據(jù)功能要求,確定了云臺設(shè)計的主要技術(shù)指標;通過分析比較,確定了二自

2、由度云臺的結(jié)構(gòu)形式,提出了采用直流伺服電機驅(qū)動、增量式光電編碼器和基于ARM的控制驅(qū)動一體化總體方案來實現(xiàn)。采用D-H法對二自由度云臺進行了正運動學位置分析,采用幾何法進行了逆運動學求解,采用蒙特卡洛方法對云臺工作空間進行了分析,并對桿長參數(shù)進行了優(yōu)化設(shè)計。
　　 針對直流電機調(diào)速系統(tǒng)具有一定非線性的特點,本文采用具有慣性特性的時變修正函數(shù)α(δ,γ)設(shè)計了一種帶時變修正權(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,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)的運算量小,相當于常規(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)動一體化二自由度云臺控制系統(tǒng)。硬件電路包括電源、驅(qū)動電路、接口電路、傳感器檢測電路以及通信電路等部分。利用ARM控制驅(qū)動一體化硬件平臺,在分析模擬退火算法原理的基礎(chǔ)上,本文提出一種改進的模擬退火算法。以