【摘要】 本发明公开了一种摄像机光轴稳定跟踪的一体化单回路控制器，该一体化单回路 控制器(5)由角度估计单元(51)、跟踪控制单元(52)、稳定控制单元(53)构 成；A速率陀螺(6A)、B速率陀螺(6B)和C速率陀螺(6C)安装在摄像机(1) 背部的机壳上；本发明通过利用飞行器的视觉导航系统下发的指令俯仰角度θE、指 令方位角度θA与角度估计单元(51)输出的俯仰角度θE、方位角度θA采用跟踪控制 单元(52)实现摄像机光轴对视觉导航系统下发指令的跟踪；利用角度估计单元(51) 输出的光轴俯仰角速度ω2、光轴方位角速度ω3与跟踪控制单元(52)输出的俯仰参 考角速度ω2E、方位参考俯仰角速度ω3A采用稳定控制单元(53)实现摄像机光轴对 飞行器运动产生的耦合扰动进行隔离，从而使摄像机的光轴保持稳定。 【专利类型】发明授权 【申请人】北京航空航天大学 【申请人类型】学校 【申请人地址】100191北京市海淀区学院路37号 【申请人地区】中国 【申请人城市】北京市 【申请人区县】海淀区 【申请号】CN200810226411.7 【申请日】2008-11-10 【申请年份】2008 【公开公告号】CN100587644C 【公开公告日】2010-02-03 【公开公告年份】2010 【授权公告号】CN100587644C 【授权公告日】2010-02-03 【授权公告年份】2010.0 【发明人】张平; 董小萌 【主权项内容】1、一种摄像机光轴稳定跟踪的一体化单回路控制器，摄像机(1)安装在平衡环架的内框架轴(7)上，平衡环架安装在飞行器外壳(8)上，A电机(2)安装在内框架轴(7)上，B电机(3)安装在外框架轴(9)上，其特征在于：一体化单回路控制器(5)由角度估计单元(51)、跟踪控制单元(52)、稳定控制单元(53)构成；所述一体化单回路控制器(5)安装在摄像机(1)的机壳上；A速率陀螺(6A)、B速率陀螺(6B)和C速率陀螺(6C)安装在摄像机(1)背部的机壳上，且所述三只速率陀螺的敏感轴正交；A速率陀螺(6A)用于敏感摄像机坐标系oxyz下摄像机的x轴角速度分量 B速率陀螺(6B)用于敏感摄像机坐标系下摄像机的y轴角速度分量 C速率陀螺(6C)用于敏感摄像机坐标系下摄像机的z轴角速度分量 角度估计单元(51)首先对接收的x轴角速度分量 y轴角速度分量 z轴角速度分量 采用角速度估计运算F的变换处理得到摄像机光轴俯仰角速度 摄像机光轴方位角速度 输出； 然后将光轴俯仰角速度 积分得到俯仰角度 输出； 然后将光轴方位角速度 积分得到方位角度 输出； 所述角速度估计运算 β表示摄像机坐标系oxyz下摄像机的x轴角速度分量 的积分增量； 所述对光轴俯仰角速度 的积分数学表达为 t表示当前时刻，t0表示一体化单回路控制器进入工作时的初始时刻，dt表示积分符号； 所述对光轴方位角速度 的积分数学表达为 t表示当前时刻，t0表示一体化单回路控制器进入工作时的初始时刻，dt表示积分符号； 跟踪控制单元(52)一方面对接收的指令俯仰角度θE与俯仰角度 运用第一增量PID算法解析得到俯仰参考角速度ω2E； 另一方面对接收的指令方位角度θA与和方位角度 运用第二增量PID算法解析得到方位参考角速度ω3A； 所述第一增量PID算法为 式中，KP1表示俯仰角度的比例系数，KI1表示俯仰角度的积分系数，KD1表示俯仰角度的微分系数， 表示微分算子； 所述第二增量PID算法为 式中，KP2表示方位角度的比例系数，KI2表示方位角度的积分系数，KD2表示方位角度的微分系数， 表示微分算子； 稳定控制单元(53)一方面对接收的俯仰参考角速度ω2E与光轴俯仰角速度 运用第三增量PID算法解析得到A电机驱动信号u2； 另一方面对接收的方位参考角速度ω3A与光轴方位角速度 运用第四增量PID算法解析得到B电机驱动信号u3； 所述第三增量PID算法为 式中，KP3表示俯仰角速度的比例系数，KI3表示俯仰角速度的积分系数，KD3表示俯仰角速度的微分系数， 表示微分算子； 所述第四增量PID算法为 式中，KP4表示方位角速度的比例系数，KI4表示方位角速度的积分系数，KD4表示方位角速度的微分系数， 表示微分算子。 【当前权利人】北京航空航天大学 【当前专利权人地址】北京市海淀区学院路37号 【统一社会信用代码】12100000400011227Y 【家族被引证次数】TRUE
