刘家伦

(北京精密机电控制设备研究所 航天伺服驱动与传动技术实验室， 北京 100076)

1 研究现状

无人机机载云台是无人机载荷的运动控制单元，其设计目标为通过多个伺服电机的协同控制，实现无人机运动、姿态变化及自身振动的环境下机载载荷姿态相对于惯性坐标系的角度稳定及可控，从而保持载荷图像稳定。载荷中心为监控目标。无人机云台姿态控制的反馈源主要包括陀螺仪、编码器以及载荷视觉处理器等。目前，基于视觉反馈的云台控制方式已经非常常见，闫磊等[1-9]介绍了多种基于视觉反馈的伺服云台控制方法，均着重阐述了视觉处理相关的内容。关旭宁等[10-15]则从控制算法的角度着重研究各种控制算法在伺服云台上的应用及其效果，包括补偿控制[10]、自适应跟踪控制[11]、基于布谷鸟搜索的云台控制[12]、模糊自整定PID控制[11]、LQR控制[13]、双速率换串级控制[14-15]等控制算法在伺服云台上的应用。周辉[16]从云台控制系统架构设计的角度阐述了稳像云台的原理、模型及控制方法，程杰等[17]及刘欣等[18]则从体感云台或手持云台的研究角度研究了在该种工况下的控制方式及方法。

目前，虽然研究云台控制方法的已有文献较多，但大多从视觉图像处理或控制算法方向出发，未从无人机伺服云台多模式控制的角度进行分析，且没有综合无人机机载云台自稳、跟踪状态下的扰动力矩的模型情况。为此，从实际工程应用出发，对无人机机载伺服云台控制系统的多模式控制方法及分析方法进行研究及仿真。……