陈彤阳，王向军

(1.天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室，天津 300072；2.天津大学微光机电系统技术教育部重点实验室，天津 300072)

0 引言

随着计算机技术、机电伺服技术、计算机视觉技术的快速发展，通过稳像云台布置视觉检测、跟踪装置，并挂载在无人机上对陆地和空中目标进行识别跟踪的无人机系统得到了广泛应用，并且广泛应用在自主避障、道路巡检等场合。其中，稳像云台系统作为搭载光电载荷的平台，是无人机的一个重要组成部分。稳定云台控制系统由伺服控制器、云台框架、传感器敏感单元以及载荷等组成，在工作时，需要实时地采集载荷的运动角速度及角位置信息，并通过伺服控制器调整载荷姿态，形成闭环控制系统，从而隔离载荷扰动，稳定视轴[1-3]。在云台控制研究中，常需要对被控对象进行各种关键信息采集[4]，传统单控制器的云台，需要同时进行传感器数据采集、PID控制算法、指令接收与发送等步骤，会面临高频率中断响应的问题，而DSP+FPGA的解决方案虽然弥补了单控制器的缺陷，但是价格高且系统复杂[5]。

本文为了保证控制的实时性及准确性，并基于小型化考虑，提出了由C8051F380微处理器及Atmega328微处理器作为核心单元的系统实现方案，系统使用适用于嵌入式系统的四元数法完成云台姿态解算，并通过模糊控制方法优化的PID控制器控制系统，避免了传统PID控制器参数固定的缺点，同时，使用三阶Hermite插值曲线实现变速扫描的任务。……