CN108427407A - 云台控制方法、云台控制***及云台设备 - Google Patents

云台控制方法、云台控制***及云台设备 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种云台控制方法、云台控制***及云台设备，其中的云台控制方法，包括：实时获取云台的Pitch轴的模拟位置信息、测量位置信息和模拟角速度信息；计算Pitch轴的模拟位置信息和Pitch轴测量位置信息之间的第一位置误差；对第一位置误差进行比例微分计算，在比例微分计算时使用模拟角速度信息对第一位置误差进行补偿；根据补偿后进行比例微分计算的结果，生成对Pitch轴电机的力矩进行控制的第一力矩控制指令，以控制Pitch轴电机的力矩使Pitch轴到达Pitch轴的模拟位置信息对应的位置。本发明的云台控制方法、云台控制***及云台设备，采用有刷电机，使云台设备在手动调整Pitch轴和/或Yaw轴视角的过程中手感平滑，具有良好的随动效果。

Description

云台控制方法、云台控制***及云台设备
技术领域
本发明涉及云台设备技术领域，具体地涉及一种云台控制方法、云台控制***和云台设备。
背景技术
目前市面上主要的手持云台是直流无刷云台，直流无刷云台有噪音小的优点，但是成本太高，所以导致直流无刷云台在进行市场化的过程中，无法普及到更多的用户。
而且，目前的无刷云台在跟踪拍摄方面主要是依靠摄像头自动跟踪拍摄或定视角拍摄，在跟踪时主要是对航向角进行跟踪，成本要求也相对较高，跟踪拍摄时有时候响应不及时，有一定的局限性。由于拍摄的目标或视角范围是需要实时调整的，使得无刷云台在很多拍摄领域的实用性方面也有一定的局限，例如如果目标移动速度过快可能就会出现目标丢失或不能准确跟踪的情况。
发明内容
本发明提供了一种云台控制方法、云台控制***及云台设备，解决手持云台在手持操作过程中的抖动、震动或目标移动速度过快等影响云台摄像质量的问题。
根据本发明的第一个方面，提供了一种云台控制方法，包括：
实时获取云台的Pitch轴的模拟位置信息、测量位置信息和模拟角速度信息；
计算所述Pitch轴的模拟位置信息和Pitch轴的测量位置信息之间的第一位置误差；
对所述第一位置误差进行比例微分计算，在比例微分计算时使用模拟角速度信息对所述第一位置误差进行补偿；
根据补偿后进行比例微分计算的结果，生成对Pitch轴电机的力矩进行控制的第一力矩控制指令，以控制所述Pitch轴电机的力矩使所述Pitch轴到达所述Pitch轴的模拟位置信息对应的位置；
和/或，实时获取云台的Yaw轴的模拟位置信息、测量位置信息和模拟角速度信息；
计算所述Yaw轴的模拟位置信息和所述Yaw轴的测量位置信息之间的第二位置误差；
对所述第二位置误差进行比例微分计算，在比例微分计算时使用模拟角速度信息对所述第二位置误差进行补偿；
根据补偿后进行比例微分计算的结果，生成对Yaw轴电机的力矩进行控制的第二力矩控制指令，以控制所述Yaw轴电机的力矩使所述Yaw轴到达所述Yaw轴的模拟位置信息对应的位置。
可选择地，云台控制方法，还包括：
实时获取云台的Roll轴的测量位置信息；
计算所述云台的Roll轴转角为0时对应的所述Roll轴的位置信息与所述Roll轴的测量位置信息之间的第三位置误差；
对所述第三位置误差进行比例积分微分计算；
根据比例积分微分计算的结果，生成对Roll轴电机的力矩进行控制的第三转矩控制指令，以控制所述云台的Roll轴复位到Roll轴转角为0的位置。
可选择地，实时获取云台的Pitch轴的模拟位置信息、测量位置信息，包括：
通过陀螺仪测量得到所述云台的三轴加速度和角速度信息；
根据所述三轴加速度和角速度信息中计算得到所述Pitch轴的测量位置信息；
对所述三轴加速度和角速度信息中的Pitch轴的角速度积分得到所述Pitch轴的模拟位置信息；
和/或，实时获取云台的Yaw轴的模拟位置信息、测量位置信息，包括：
通过所述陀螺仪测量得到所述三轴加速度和角速度信息；
根据所述三轴加速度和角速度信息计算得到所述Yaw轴的测量位置信息；
对所述三轴加速度和角速度信息中的Yaw轴的角速度积分得到所述Yaw轴的模拟位置信息。
可选择地，实时获取云台的Pitch轴的模拟角速度信息，包括：
根据所述第一位置误差，对所述Pitch轴的角速度进行处理得到所述Pitch轴的模拟角速度信息；
和/或，实时获取云台的Yaw轴的模拟角速度信息，包括：
根据所述第二位置误差，对所述Yaw轴的角速度进行处理得到所述Yaw轴的模拟角速度信息。
可选择地，
实时获取云台的Roll轴的测量位置信息，包括：
通过所述陀螺仪测量得到所述Roll轴的加速度、角速度；
根据所述三轴加速度和角速度信息计算得到所述Roll轴的测量位置信息。
根据本发明的第二个方面，提供了一种云台控制***，包括：
处理器，用于实时获取云台的Pitch轴的模拟位置信息、测量位置信息和模拟角速度信息；以及
第一比较器，用于计算所述Pitch轴的模拟位置信息和所述Pitch轴的测量位置信息之间的第一位置误差；
第一PID控制器，用于对所述第一位置误差进行比例微分计算，在比例微分计算时使用所述Pitch轴的模拟角速度信息对所述第一位置误差进行补偿；
所述第一PID控制器，还用于根据补偿后进行比例微分计算的结果，生成对所述Pitch轴的力矩进行控制的第一力矩控制指令，以控制Pitch轴电机的力矩使所述Pitch轴到达所述Pitch轴的模拟位置信息对应的位置；
和/或，处理器，还用于实时获取云台的Yaw轴的模拟位置信息、测量位置信息和模拟角速度信息；
第二比较器，用于计算所述Yaw轴的模拟位置信息和所述Yaw轴的测量位置信息之间的第二位置误差；
第二PID控制器，用于对所述第二位置误差进行比例微分计算，在比例微分计算时使用所述Yaw轴的模拟角速度信息对所述第二位置误差进行补偿；
所述第二PID控制器，还用于根据补偿后进行比例微分计算的结果，生成对所述Yaw轴的力矩进行控制的第二力矩控制指令，以控制Yaw轴电机的力矩使所述Yaw轴到达所述Yaw轴的模拟位置信息对应的位置。
可选择地，所述处理器，还用于实时获取云台的Roll轴的测量位置信息；
第三比较器，用于计算所述云台的Roll轴转角为0时对应的所述Roll轴的位置信息与所述Roll轴的测量位置信息之间的第三位置误差；
第三PID控制器，用于对所述第三位置误差进行比例积分微分计算；
所述第三PID控制器，还用于根据比例积分微分计算的结果，生成对Roll轴电机的力矩进行控制的第三力矩控制指令，以控制所述云台的Roll轴复位到Roll轴转角为0的位置。
可选择地，云台控制***，还包括：
陀螺仪，用于测量得到所述云台的三轴加速度和角速度信息；相应地，
所述处理器，还用于根据所述三轴加速度和角速度信息计算得到所述Pitch轴的测量位置信息；
所述处理器，还用于对所述三轴加速度和角速度信息中的Pitch轴的角速度积分得到所述Pitch轴的模拟位置信息；
和/或，所述陀螺仪，还用于测量得到所述云台的三轴加速度和角速度信息；相应地，
所述处理器，还用于根据所述三轴加速度和角速度信息计算得到所述Yaw轴的测量位置信息；
所述处理器，还用于对所述三轴加速度和角速度信息中的Yaw轴的角速度积分得到所述Yaw轴的模拟位置信息。
可选择地，所述处理器，还用于根据所述第一位置误差，对所述Pitch轴的角速度进行处理得到所述Pitch轴的模拟角速度信息；
和/或，所述处理器，还用于根据所述第二位置误差，对所述Yaw轴的角速度进行处理得到所述Yaw轴的模拟角速度信息。
可选择地，所述陀螺仪，还用于测量得到所述云台的三轴加速度和角速度信息；
相应地，所述处理器，还用于根据所述三轴加速度和角速度信息中的Roll轴的加速度、角速度计算得到所述Roll轴的测量位置信息。
根据本发明的第三个方面，提供了一种云台设备，使用以上所述的云台控制方法，或者使用以上所述的云台控制***。
本发明实施例提供的云台控制方法、云台控制***及云台设备，采用直流有刷电机或直流无刷电机，使云台设备在手动调整Pitch轴和/或Yaw轴视角的过程中手感平滑，具有良好的随动效果，使用户在使用本发明的云台设备进行拍摄的过程中，可以任意调整云台设备的拍摄视角，降低了对用户操作手感的要求；在保证Roll轴水平的前提下，还能实现俯仰轴(Pitch轴)和航向轴(Yaw轴)的0～360度的姿态定位和跟踪控制，尤其是俯仰轴视角的360度定位和跟踪拍摄，使应用本发明的云台设备可以在各种环境下操作，实用性强，不受应用环境的限制。
与现有云台设备使用机器调整的方式不同，本发明提供的云台控制方法及***，允许用户手动调整云台设备进行拍摄，并且保证手动调整时具有很好的手感，用户在调整拍摄视角的过程中能够保证拍摄画面平稳，手感平滑，有一定的惯性跟随效果，使云台设备在手动跟踪视角时具有自动跟踪时一样的跟随效果，不仅能满足专业拍摄的要求，也能让更多的摄影爱好者和普通用户都得到良好的拍摄体验。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式的描述中可以更好地理解本发明，其中：
通过阅读以下参照附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显，其中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的特征。
图1是本发明实施例中对Pitch轴电机进行控制的模块示意图；
图2是本发明实施例中对Yaw轴电机进行控制的模块示意图；
图3是本发明实施例中对Roll轴电机进行控制的模块示意图；
图4是本发明实施例中对Pitch轴电机进行控制的流程示意图；
图5是本发明实施例中对Yaw轴电机进行控制的流程示意图；
图6是本发明实施例中对Roll轴电机进行控制的流程示意图。
具体实施方式
下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本发明的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明的更好的理解。在附图和下面的描述中，没有示出公知的结构和技术，以便避免对本发明造成不必要的模糊。在图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。此外，下文中所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。并且，下述描述中出现的方位词均为图中示出的方向，并不是对本发明的具体结构进行限定。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明实施例中的相关技术术语：
云台，是指采用电机对Pitch轴、Yaw轴和/或Roll轴进行控制的云台。
Pitch轴，由Pitch轴电机驱动，在三轴坐标系中，Pitch轴是指Y轴，用俯仰角度表示围绕Pitch轴转动；
Yaw轴，由Yaw轴电机驱动，在三轴坐标系中，Yaw轴是指Z轴，用偏航角度表示围绕Yaw轴转动；
Roll轴，由Roll轴电机驱动，在三轴坐标系中，Roll轴是指X轴，用翻滚角度表示围绕Roll轴转动；
模拟位置信息，是指根据角速度通过积分计算得到的位置信息。
测量位置信息，是指根据测量云台三轴的角速度和加速度通过惯性导航算法得到的位置信息；
Pitch轴电机、Yaw轴电机、Roll轴电机可以采用直流有刷电机，也可以采用直流无刷电机。
第一方面，本发明实施例提供云台控制方法，包括对云台的Pitch轴电机的控制、Yaw轴电机的控制和Roll轴电机的控制，具体地：
如图1、图3所示，对云台的Pitch轴的控制方法，包括：
实时获取云台的Pitch轴的模拟位置信息、测量位置信息和模拟角速度信息；计算Pitch轴的模拟位置信息和Pitch轴的测量位置信息之间的第一位置误差；对第一位置误差进行比例微分计算，在比例微分计算时使用模拟角速度信息对第一位置误差进行补偿；
根据补偿后进行比例微分计算的结果，生成对Pitch轴电机的力矩进行控制的第一力矩控制指令，以控制Pitch轴电机的力矩使Pitch轴到达Pitch轴电机的模拟位置信息对应的位置。
其中，实时获取云台的Pitch轴的模拟位置信息、测量位置信息，包括：
通过陀螺仪测量得到云台的三轴的加速度和角速度信息；
根据三轴的加速度和角速度信息计算得到Pitch轴的测量位置信息；具体地，得到Pitch轴的加速度和角速度之后，可以根据惯性导航算法，可以根据云台的三轴的加速度和角速度信息计算出Pitch轴的测量位置信息，惯性导航算法采用常用的惯性导航算法，例如捷联式惯性导航算法，在此不再赘述；
对Pitch轴的角速度积分得到Pitch轴的模拟位置信息；具体地，根据角速度对时间进行积分，可以得到一段时间内Pitch轴电机转过的角度，从0点位置或者起始时间Pitch轴的角度进行叠加，可以得到Pitch轴电机的模拟位置信息。
其中，实时获取云台的Pitch轴的模拟角速度信息，包括：
根据第一位置误差的大小对Pitch轴的模拟角速度信息进行自适应线性补偿，例如，根据第一位置误差的大小，对Pitch轴的角速度乘以一定的系数K，其中K的取值可以是[-2，2]之间，从而将处理后的角速度对第一位置误差进行补偿。通过补偿实现模拟位置和测量位置保持一致，从而实现用户在调整拍摄视角的过程中能够保证云台的跟随效果更好，减少了抖动、震动对云台的影响，保证云台平稳的跟随用户动作，从而确保拍摄画面平稳，手感平滑。
如图2、图4所示，对云台的Yaw轴的控制方法，包括：
实时获取云台的Yaw轴的模拟位置信息、测量位置信息和模拟角速度信息；
计算Yaw轴的模拟位置信息和Yaw轴的测量位置信息之间的第二位置误差；
对第二位置误差进行比例微分计算，在比例微分计算时使用模拟角速度信息对第二位置误差进行补偿；
根据补偿后进行比例微分计算的结果，生成对Yaw轴电机的力矩进行控制的第二转力矩制指令，以控制Yaw轴电机的力矩使Yaw轴到达Yaw轴的模拟位置信息对应的位置。
其中，实时获取云台的Yaw轴的模拟位置信息、测量位置信息，包括：
通过陀螺仪测量得到云台的三轴加速度和角速度信息；
根据三轴加速度和角速度信息计算得到Yaw轴的测量位置信息；具体地，得到三轴加速度和角速度信息之后，可以根据惯性导航算法，可以计算出Yaw轴的测量位置信息，惯性导航算法现有技术采用常用的惯性导航算法，例如捷联式惯性导航算法，在此不再赘述；
对三轴加速度和角速度信息中的Yaw轴的角速度积分得到Yaw轴的模拟位置信息；根据角速度对时间进行积分，可以得到一段时间内Yaw轴转过的角度，从0点位置或者起始时间Yaw轴的角度进行叠加，可以得到Yaw轴的模拟位置信息。
其中，实时获取云台的Yaw轴电机的模拟角速度信息，包括：
根据第二位置误差的大小对Yaw轴的模拟角速度信息进行自适应线性补偿，例如，根据第二位置误差的大小，对Yaw轴的角速度乘以一定的系数W，其中W的取值可以是[-2，2]之间，从而将处理后的角速度对第二位置误差进行补偿。通过补偿实现模拟位置和测量位置保持一致，从而实现用户在调整拍摄视角的过程中能够保证云台的跟随效果更好，减少了抖动、震动对云台的影响，保证云台平稳的跟随用户动作，从而确保拍摄画面平稳，手感平滑。
上述实施例分别给出了对云台的Pitch轴和Yaw轴的控制，基于本领域技术人员的理解，对Pitch轴的控制可以实现对云台设备的俯仰视角的调节，对Yaw轴的控制可以实现对云台设备航向视角的调节。在实施的过程中，可同时满足对两个电机的控制，也可以仅满足其中一个电机的控制，而采用其他的控制方式实现对另一个电机进行控制，基于本领域技术人员的理解，当同时满足两个电机的控制时，其控制效果更好，即可以同时从俯仰视角和航向视角对云台设备进行控制。
如图3、图6所示，对云台的Roll轴的控制方法，包括：
实时获取云台的Roll轴的测量位置信息；
计算云台的Roll轴转角为0时对应的Roll轴的位置信息与Roll轴的测量位置信息之间的第三位置误差；
对第三位置误差进行比例积分微分计算；
根据比例积分微分计算的结果，生成对Roll轴电机的力矩进行控制的第三力矩控制指令，以控制云台的Roll轴复位到Roll轴转角为0的位置。
云台的Roll轴转角为0时，即是云台的Roll轴处于水平位置，其目的是保证云台设备的拍摄角度不产生翻滚，从而得到更好的拍摄效果。
其中，实时获取云台的Roll轴的测量位置信息，包括：
通过陀螺仪测量得到云台的三轴加速度和角速度信息；
根据三轴加速度和角速度信息计算得到Roll轴的测量位置信息。
本实施例实现对云台的Roll轴的控制，其目的是保证云台设备的俯仰视角和航向视角变化时，保证云台设备本身不翻滚，从而使云台设备拍摄的视频保持水平。
本发明实施例提供的云台控制方法，采用直流有刷电机或者直流无刷电机，使云台设备在手动调整Pitch轴和/或Yaw轴视角的过程中手感平滑，具有良好的随动效果，使用户在使用本发明的云台设备进行拍摄的过程中，可以任意调整云台设备的拍摄视角，降低了对用户操作手感的要求；在保证Roll轴水平的前提下，还能实现俯仰轴(Pitch轴)和航向轴(Yaw轴)的0～360度的姿态定位和跟踪控制，尤其是俯仰轴视角的360度定位和跟踪拍摄，使应用本发明的云台设备可以在各种环境下操作，实用性强，不受应用环境的限制。
与现有云台设备使用机器调整的方式不同，本发明提供的云台控制方法及***，允许用户手动调整云台设备进行拍摄，并且保证手动调整时具有很好的手感，用户在调整拍摄视角的过程中能够保证拍摄画面平稳，手感平滑，有一定的惯性跟随效果，使云台设备在手动跟踪视角时具有自动跟踪时一样的跟随效果，不仅能满足专业拍摄的要求，也能让更多的摄影爱好者和普通用户都得到良好的拍摄体验。
第二方面，本发明实施例还提供云台控制***，包括对云台的Pitch轴电机的控制、Yaw轴电机的控制和Roll轴电机的控制，具体地：
如图1、图3所示，对云台的Pitch轴的控制***，包括：
处理器，用于实时获取云台的Pitch轴的模拟位置信息、测量位置信息和模拟角速度信息；以及
第一比较器，用于计算Pitch轴的模拟位置信息和Pitch轴的测量位置信息之间的第一位置误差；
第一PID控制器，用于对第一位置误差进行比例微分计算，在比例微分计算时使用Pitch轴的模拟角速度信息对第一位置误差进行补偿；
第一PID控制器，还用于根据补偿后进行比例微分计算的结果，生成对Pitch轴电机的力矩进行控制的第一力矩控制指令，以控制Pitch轴电机的力矩使Pitch轴到达Pitch轴的模拟位置信息对应的位置。
可选择地，对云台的Pitch轴的控制***，还包括：
陀螺仪，用于测量得到云台的三轴的加速度和角速度信息；相应地，
处理器，还用于根据三轴的加速度和角速度信息计算得到Pitch轴的测量位置信息；得到Pitch轴的加速度和角速度之后，可以根据惯性导航算法，可以计算出Pitch轴的测量位置信息，惯性导航算法采用常用的惯性导航算法，例如捷联式惯性导航算法，在此不再赘述；
处理器，还用于对三轴的加速度和角速度信息中的Pitch轴的角速度积分得到Pitch轴的模拟位置信息；具体地，根据角速度对时间进行积分，可以得到一段时间内Pitch轴转过的角度，从0点位置或者起始时间Pitch轴的角度进行叠加，可以得到Pitch轴的模拟位置信息。
可选择地，处理器，还用于根据第一位置误差的大小对Pitch轴的模拟角速度信息进行自适应线性补偿，例如，根据第一位置误差的大小，对Pitch轴的角速度乘以一定的系数K，其中K的取值可以是[-2，2]之间，从而将处理后的角速度对第一位置误差进行补偿。通过补偿实现模拟位置和测量位置保持一致，从而实现用户在调整拍摄视角的过程中能够保证云台的跟随效果更好，减少了抖动、震动对云台的影响，保证云台平稳的跟随用户动作，从而确保拍摄画面平稳，手感平滑。
如图2、图4所示，对云台的Yaw轴的控制***，包括：
处理器，用于实时获取云台的Yaw轴的模拟位置信息、测量位置信息和模拟角速度信息；以及
第二比较器，用于计算Yaw轴的模拟位置信息和Yaw轴的测量位置信息之间的第二位置误差；
第二PID控制器，用于对第二位置误差进行比例微分计算，在比例微分计算时使用Yaw轴的模拟角速度信息对第二位置误差进行补偿；
第二PID控制器，还用于根据补偿后进行比例微分计算的结果，生成对Yaw轴电机的力矩进行控制的第二力矩控制指令，以控制Yaw轴电机的力矩使其到达Yaw轴电机的模拟位置信息对应的位置。
可选择地，对云台的Yaw轴电机的控制***，还包括：
陀螺仪，用于测量得到云台的三轴的加速度和角速度信息；相应地，
处理器，还用于根据三轴的加速度和角速度信息计算得到Yaw轴的测量位置信息；得到Yaw轴的加速度和角速度之后，可以根据惯性导航算法，可以计算出Yaw轴的测量位置信息，惯性导航算法采用常用的惯性导航算法，例如捷联式惯性导航算法，在此不再赘述；
处理器，还用于对三轴的加速度和角速度信息中的Yaw轴的角速度积分得到Yaw轴的模拟位置信息；根据角速度对时间进行积分，可以得到一段时间内Yaw轴转过的角度，从0点位置或者起始时间Yaw轴的角度进行叠加，可以得到Yaw轴的模拟位置信息。
可选择地，处理器，还用于根据第二位置误差的大小对Yaw轴的模拟角速度信息进行自适应线性补偿，例如，根据第二位置误差的大小，对Yaw轴的角速度乘以一定的系数W，其中W的取值可以是[-2，2]之间，从而将处理后的角速度对第二位置误差进行补偿。通过补偿实现模拟位置和测量位置保持一致，从而实现用户在调整拍摄视角的过程中能够保证云台的跟随效果更好，减少了抖动、震动对云台的影响，保证云台平稳的跟随用户动作，从而确保拍摄画面平稳，手感平滑。
上述实施例分别给出了对云台的Pitch轴电机和Yaw轴电机的控制，基于本领域技术人员的理解，对Pitch轴电机的控制可以实现对云台设备的俯仰视角的调节，对Yaw轴电机的控制可以实现对云台设备航向视角的调节。在实施的过程中，可同时满足对两个电机的控制，也可以仅满足其中一个电机的控制，而采用其他的控制方式实现对另一个电机进行控制，基于本领域技术人员的理解，当同时满足两个有刷电机的控制时，其控制效果更好，即可以同时从俯仰视角和航向视角对云台设备进行控制。
如图3、图6所示，对云台的Roll轴电机的控制***，包括：
处理器，用于实时获取云台的Roll轴的测量位置信息；
第三比较器，用于计算云台的Roll轴转角为0时对应的Roll轴的位置信息与Roll轴的测量位置信息之间的第三位置误差；
第三PID控制器，用于对第三位置误差进行比例积分微分计算；
第三PID控制器，还用于根据比例积分微分计算的结果，生成对Roll轴电机的力矩进行控制的第三力矩控制指令，以控制云台的Roll轴复位到Roll轴转角为0的位置。
云台的Roll轴转角为0时，即是云台的Roll轴处于水平位置，其目的是保证云台设备的拍摄角度不产生翻滚，从而得到更好的拍摄效果。
可选择地，陀螺仪，还用于测量得到云台的三轴的加速度和角速度信息；
相应地，处理器，还用于根据三轴的加速度和角速度信息计算得到Roll轴的测量位置信息。
本实施例实现对云台的Roll轴电机的控制，其目的是保证云台设备的俯仰视角和航向视角变化时，保证云台设备本身不翻滚，从而使云台设备拍摄的视频保持水平。
本发明实施例提供的云台控制***，采用直流有刷电机或直流无刷电机，使云台设备在手动调整Pitch轴和/或Yaw轴视角的过程中手感平滑，具有良好的随动效果，使用户在使用本发明的云台设备进行拍摄的过程中，可以任意调整云台设备的拍摄视角，降低了对用户操作手感的要求；在保证Roll轴水平的前提下，还能实现俯仰轴(Pitch轴)和航向轴(Yaw轴)的0～360度的姿态定位和跟踪控制，尤其是俯仰轴视角的360度定位和跟踪拍摄，使应用本发明的云台设备可以在各种环境下操作，实用性强，不受应用环境的限制。
与现有云台设备使用机器调整的方式不同，本发明提供的云台控制方法及***，允许用户手动调整云台设备进行拍摄，并且保证手动调整时具有很好的手感，用户在调整拍摄视角的过程中能够保证拍摄画面平稳，手感平滑，有一定的惯性跟随效果，使云台设备在手动跟踪视角时具有自动跟踪时一样的跟随效果，不仅能满足专业拍摄的要求，也能让更多的摄影爱好者和普通用户都得到良好的拍摄体验。
第三方面，本发明实施例还提供一种云台设备，使用以上实施例提供的云台控制方法，或者使用以上实施例提供的云台控制***。
本发明可以以其他的具体形式实现，而不脱离其精神和本质特征。因此，当前的实施例在所有方面都被看作是示例性的而非限定性的，本发明的范围由所附权利要求而非上述描述定义，并且，落入权利要求的含义和等同物的范围内的全部改变从而都被包括在本发明的范围之中。并且，在不同实施例中出现的不同技术特征可以进行组合，以取得有益效果。本领域技术人员在研究附图、说明书及权利要求书的基础上，应能理解并实现所揭示的实施例的其他变化的实施例。

Claims (11)

1.云台控制方法，包括：
实时获取云台的Pitch轴的模拟位置信息、测量位置信息和模拟角速度信息；
计算所述Pitch轴的模拟位置信息和所述Pitch轴的测量位置信息之间的第一位置误差；
对所述第一位置误差进行比例微分计算，在比例微分计算时使用模拟角速度信息对所述第一位置误差进行补偿；
根据补偿后进行比例微分计算的结果，生成对Pitch轴电机的力矩进行控制的第一力矩控制指令，以控制所述Pitch轴电机的力矩使所述Pitch轴到达所述Pitch轴的模拟位置信息对应的位置；
和/或，实时获取云台的Yaw轴的模拟位置信息、测量位置信息和模拟角速度信息；
计算所述Yaw轴的模拟位置信息和所述Yaw轴的测量位置信息之间的第二位置误差；
对所述第二位置误差进行比例微分计算，在比例微分计算时使用模拟角速度信息对所述第二位置误差进行补偿；
根据补偿后进行比例微分计算的结果，生成对Yaw轴电机的力矩进行控制的第二力矩控制指令，以控制所述Yaw轴电机的力矩使所述Yaw轴到达所述Yaw轴的模拟位置信息对应的位置。
2.如权利要求1所述的云台控制方法，其特征在于，还包括：
实时获取云台的Roll轴的测量位置信息；
计算所述云台的Roll轴转角为0时对应的所述Roll轴的位置信息与所述Roll轴测量位置信息之间的第三位置误差；
对所述第三位置误差进行比例积分微分计算；
根据比例积分微分计算的结果，生成对Roll轴电机的力矩进行控制的第三力矩控制指令，以控制所述云台的Roll轴复位到Roll轴转角为0的位置。
3.如权利要求1或2所述的云台控制方法，其特征在于，
实时获取云台的Pitch轴的模拟位置信息、测量位置信息，包括：
通过陀螺仪测量得到所述云台的三轴加速度和角速度信息；
根据所述三轴加速度和角速度信息计算得到所述Pitch轴的测量位置信息；
对所述三轴加速度和角速度信息中的Pitch轴的角速度积分得到所述Pitch轴的模拟位置信息；
和/或，实时获取云台的Yaw轴的模拟位置信息、测量位置信息，包括：
通过所述陀螺仪测量得到所述云台的三轴加速度和角速度信息；
根据所述三轴加速度和角速度信息计算得到所述Yaw轴的测量位置信息；
对所述三轴加速度和角速度信息中的Yaw轴的角速度积分得到所述Yaw轴的模拟位置信息。
4.如权利要求3所述的云台控制方法，其特征在于，
实时获取云台的Pitch轴的模拟角速度信息，包括：
根据所述第一位置误差，对所述Pitch轴的角速度进行处理得到所述Pitch轴的模拟角速度信息；
和/或，实时获取云台的Yaw轴的模拟角速度信息，包括：
根据所述第二位置误差，对所述Yaw轴的角速度进行处理得到所述Yaw轴的模拟角速度信息。
5.如权利要求2所述的云台控制方法，其特征在于，
实时获取云台的Roll轴的测量位置信息，包括：
通过所述陀螺仪测量得到所述云台的三轴加速度和角速度信息；
根据所述三轴加速度和角速度信息计算得到所述Roll轴的测量位置信息。
6.云台控制***，其特征在于，包括：
处理器，用于实时获取云台的Pitch轴的模拟位置信息、测量位置信息和模拟角速度信息；以及
第一比较器，用于计算所述Pitch轴的模拟位置信息和所述Pitch轴的测量位置信息之间的第一位置误差；
第一PID控制器，用于对所述第一位置误差进行比例微分计算，在比例微分计算时使用所述Pitch轴的模拟角速度信息对所述第一位置误差进行补偿；
所述第一PID控制器，还用于根据补偿后进行比例微分计算的结果，生成对Pitch轴电机的力矩进行控制的第一力矩控制指令，以控制所述Pitch轴电机的力矩使所述Pitch轴到达所述Pitch轴的模拟位置信息对应的位置；
和/或，处理器，还用于实时获取云台的Yaw轴的模拟位置信息、测量位置信息和模拟角速度信息；
第二比较器，用于计算所述Yaw轴的模拟位置信息和所述Yaw轴的测量位置信息之间的第二位置误差；
第二PID控制器，用于对所述第二位置误差进行比例微分计算，在比例微分计算时使用所述Yaw轴的模拟角速度信息对所述第二位置误差进行补偿；
所述第二PID控制器，还用于根据补偿后进行比例微分计算的结果，生成对Yaw轴电机的力矩进行控制的第二力矩控制指令，以控制所述Yaw轴电机的力矩使所述Yaw轴到达所述Yaw轴的模拟位置信息对应的位置。
7.如权利要求6所述的云台控制***，其特征在于，
所述处理器，还用于实时获取云台的Roll轴的测量位置信息；
第三比较器，用于计算所述云台的Roll轴转角为0时对应的所述Roll轴的位置信息与所述Roll轴的测量位置信息之间的第三位置误差；
第三PID控制器，用于对所述第三位置误差进行比例积分微分计算；
所述第三PID控制器，还用于根据比例积分微分计算的结果，生成对Roll轴电机的力矩进行控制的第三力矩控制指令，以控制所述云台的Roll轴复位到Roll轴转角为0的位置。
8.如权利要求6或7所述的云台控制***，其特征在于，还包括：
陀螺仪，用于测量得到所述云台的三轴加速度和角速度信息；相应地，
所述处理器，还用于根据所述三轴加速度和角速度信息计算得到所述Pitch轴的测量位置信息；
所述处理器，还用于对所述三轴加速度和角速度信息中的Pitch轴的角速度积分得到所述Pitch轴的模拟位置信息；
和/或，所述陀螺仪，还用于测量得到所述云台的三轴加速度和角速度信息；相应地，
所述处理器，还用于根据所述三轴加速度和角速度信息计算得到所述Yaw轴的测量位置信息；
所述处理器，还用于对所述三轴加速度和角速度信息中的Yaw轴的角速度积分得到所述Yaw轴的模拟位置信息。
9.如权利要求8所述的云台控制***，其特征在于，
所述处理器，还用于根据所述第一位置误差，对所述Pitch轴的角速度进行处理得到所述Pitch轴的模拟角速度信息；
和/或，所述处理器，还用于根据所述第二位置误差，对所述Yaw轴的角速度进行处理得到所述Yaw轴的模拟角速度信息。
10.如权利要求7所述的云台控制***，其特征在于，
所述陀螺仪，还用于测量得到所述云台的三轴加速度和角速度信息；
相应地，所述处理器，还用于根据所述三轴加速度和角速度信息中的Roll轴的加速度、角速度计算得到所述Roll轴的测量位置信息。
11.一种云台设备，其特征在于，使用如权利要求1-5之一所述的云台控制方法，或者使用如权利要求6-10之一所述的云台控制***。
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