針對(duì)視頻拍攝過(guò)程中容易出現(xiàn)不穩(wěn)定的現(xiàn)象,提出以STM32為主控核心的防抖動(dòng)云臺(tái)的設(shè)計(jì)方案。文章介紹了以MPU9250為姿態(tài)傳感器獲取原始姿態(tài)角,利用卡爾曼濾波融合算法計(jì)算出穩(wěn)定可靠的姿態(tài)角,當(dāng)檢測(cè)到姿態(tài)角發(fā)生偏移時(shí),通過(guò)PID算法調(diào)節(jié)SPWM波,經(jīng)DRV8313芯片放大后驅(qū)動(dòng)三相無(wú)刷直流電機(jī),將抖動(dòng)消除,使云臺(tái)保持穩(wěn)定。通過(guò)理論仿真與實(shí)際測(cè)試,實(shí)現(xiàn)了能夠搭載小型運(yùn)動(dòng)相機(jī)的云臺(tái)穩(wěn)定器。 

【文章來(lái)源】：綏化學(xué)院學(xué)報(bào). 2020年05期 第149-153頁(yè)

【文章頁(yè)數(shù)】：5 頁(yè)

【部分圖文】：

所示，圖中虛線為加速度正交角度，實(shí)線為陀螺儀積分角度，可以看到在該情況下，加速度直接計(jì)算的角度高頻噪聲嚴(yán)重，而陀螺儀計(jì)算的角度存在漂移現(xiàn)象，兩者都無(wú)法直接使用

?粵街岬募鈾俁茸穌?唬?玫澆?度波形如圖9所示。圖8原始角速度積分計(jì)算角度結(jié)果圖圖9加速度正交計(jì)算角度結(jié)果為使結(jié)果更直觀，將兩者進(jìn)行疊加顯示，其結(jié)果如圖10所示，圖中虛線為加速度正交角度，實(shí)線為陀螺儀積分角度，可以看到在該情況下，加速度直接計(jì)算的角度高頻噪聲嚴(yán)重，而陀螺儀計(jì)算的角度存在漂移現(xiàn)象，兩者都無(wú)法直接使用。而采用卡爾曼濾波算法來(lái)進(jìn)行濾波融合，其結(jié)果如圖11所示，可以看到由算法進(jìn)行融合后，能產(chǎn)生較為平滑的波形，能夠很好消除角度偏移和抖動(dòng)，達(dá)到解算較為穩(wěn)定的姿態(tài)效果。圖10直接計(jì)算角度疊加圖圖11卡爾曼濾波算法融合結(jié)果在實(shí)際調(diào)試中，給定不同的初始參數(shù)會(huì)導(dǎo)致融合結(jié)果的不一致，實(shí)際上真正解算出的角度會(huì)因?yàn)槊總�(gè)芯片的不同，得到的偏移值也有所不同，這里只能盡量保證其性能平穩(wěn)，解析姿態(tài)不會(huì)大幅度漂移。本系統(tǒng)搭載三相無(wú)刷直流電機(jī)，選用DRV8313作為功率放大芯片，并對(duì)PID參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，當(dāng)PID參數(shù)不合適的時(shí)候，云臺(tái)無(wú)法平穩(wěn)運(yùn)行，經(jīng)過(guò)測(cè)試，本平臺(tái)P參數(shù)小于10時(shí)抖動(dòng)嚴(yán)重，大于10時(shí)輕微抖動(dòng)，而I參數(shù)影響不大，0.05-0.08都可以平穩(wěn)運(yùn)行，D參數(shù)隨P參數(shù)的變化而不同，經(jīng)過(guò)測(cè)試能夠穩(wěn)定運(yùn)行的參數(shù)為P:10、I:0.08、D:5，在平穩(wěn)運(yùn)行時(shí)，通過(guò)記錄濾波融合后隨機(jī)抽查傳出的橫滾軸和俯仰軸角度數(shù)據(jù)如表1所示，從表中可以看出，角度的僅在±1°范圍內(nèi)抖動(dòng)，云臺(tái)總體運(yùn)行比較平穩(wěn)。表1橫滾軸和俯仰軸角度數(shù)據(jù)次數(shù)12345橫滾軸角度(°)0.62670.8773-0.6157-0.759920.5938俯仰軸角度(°)0.20630.23380.18980.8908-0.1678六、結(jié)語(yǔ)系統(tǒng)采用姿態(tài)傳感器MPU9250采集云臺(tái)的姿態(tài)，并通過(guò)卡爾漫濾波融合算法解析姿態(tài)，配合PID算法控制SPWM波?

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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