專利名稱：一種基于力矩電機直驅的穩(wěn)定控制裝置及方法
技術領域：
本發(fā)明屬于視頻監(jiān)控領域，尤其涉及一種基于力矩電機直驅的穩(wěn)定控制裝置及方法。
背景技術：
目前，隨著視頻監(jiān)控領域客戶需求的不斷提升，例如森林防火、邊海防、激光測距等，在如端執(zhí)行任務的z 臺需具備聞精度、穩(wěn)定、快速響應等要求。就傳統(tǒng)的云臺而言，通常使用電機來驅動云臺的旋轉動作，一般使用如同步帶傳動、鏈傳動、蝸桿傳動等傳統(tǒng)傳動方案進行減速設計，由于零件加工誤差及人工裝配誤差等 造成機器精度不能達到設計要求，尤其在大批量生產過程中問題更加明顯。設計過程中采用傳統(tǒng)方案帶來的問題是不可避免的，比如蝸輪蝸桿配合是有側隙的，而且側隙是必要的，但會產生空回誤差，從而影響傳動精度。另外，由于傳統(tǒng)云臺傳動機構采用的是開環(huán)控制系統(tǒng)沒有反饋環(huán)節(jié)，即控制裝置與被控對象之間只有按順序工作，沒有反向聯(lián)系的過程，系統(tǒng)的輸出量不會對系統(tǒng)的控制作用發(fā)生影響，沒有自動修正或補償?shù)哪芰?，不能感應云臺轉動角度細微變化或者外界因素帶來的干擾，從而影響云臺的控制精度及數(shù)據(jù)采集的準確性。

發(fā)明內容
本發(fā)明g在克服現(xiàn)有技術的不足，提供ー種定位準確、具有修正補償?shù)幕讠仉姍C直驅的穩(wěn)定控制裝置及方法。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的一種基于力矩電機直驅的穩(wěn)定控制裝置，其特征在于包括カ矩電機、云臺外売、旋轉主支架，所述カ矩電機的電機軸端部同軸固裝一固定架，該固定架與同軸安裝在電機軸上的旋轉主支架連接，在旋轉主支架與力矩電機之間的電機軸上同軸安裝有云臺外売，該云臺外殼與力矩電機連接，所述カ矩電機安裝一角度檢測模塊。而且，所述角度檢測模塊包括旋轉變壓器和陀螺儀，所述旋轉變壓器同軸安裝在力矩電機端部延伸的電機軸上，所述陀螺儀安裝在旋轉變壓器ー側的カ矩電機端部，且與所述電機軸平行設置。而且，所述電機軸外緣同軸轉動套裝ー電機軸套，該電機軸套與電機軸之間同軸安裝有調心軸承。一種基于力矩電機直驅的穩(wěn)定控制方法，其特征在于步驟是步驟一，控制模塊發(fā)出旋轉指令；步驟ニ，力矩電機接收到指令后帶動旋轉主支架轉動，從而得到力矩電機實際的旋轉角度信息；步驟三，角度檢測模塊檢測旋轉主支架相對于電機軸的實際轉動角度信息；步驟四，比較カ矩電機實際旋轉角度信息與旋轉主支架實際轉動角度信息，如果差值為零，表明無誤差，旋轉主支架繼續(xù)旋轉；如果差值不為零，則將差值返回給控制模塊進行角度矯正；步驟五，循環(huán)操作步驟一至步驟四，直至差值為零。本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果是I、本控制裝置采用カ矩電機直接驅動的方式，有效避免了傳統(tǒng)傳動方式中由于設計、機械加工、人工裝配、多級傳動等因素造成的誤差累計，大大提高了云臺的定位精度。2、本發(fā)明通過采用內置角度檢測模塊的方式，從而構成閉合控制系統(tǒng)及自適應實時控制方法，對云臺進行誤差修正及再平衡輸入補償，有效保證云臺的控制精度及采集數(shù)據(jù)的準確性。


圖I是本發(fā)明的結構剖視圖；圖2是本發(fā)明電機組件的結構示意圖；圖3是圖I的A向視圖；圖4是本發(fā)明的誤差修正方法的工作流程圖。
具體實施例方式下面結合附圖并通過具體實施例對本發(fā)明作進ー步詳述，以下實施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本發(fā)明的保護范圍。一種基于力矩電機直驅的穩(wěn)定控制裝置，如圖I所示，包括力矩電機4、云臺外殼
6、旋轉主支架7，該カ矩電機的電機軸12端部同軸固裝一固定架13，該固定架與同軸安裝在電機軸上的旋轉主支架連接，在旋轉主支架與力矩電機之間的電機軸上同軸安裝有云臺外殼，該云臺外殼與力矩電機連接，所述カ矩電機安裝一角度檢測模塊。本實施例中，所述電機軸外緣同軸轉動套裝ー電機軸套5,該電機軸套的一端與力矩電機連接，為了避免電機軸承受徑向力及軸向カ及調整電機軸套由于加工、裝配過程中造成的誤差使得與電機軸不同心的問題，在電機軸與電機軸套之間同軸間隔安裝有兩個調心軸承11。在電機軸套外緣上同軸套裝一支撐筒9，該支撐筒的左端與云臺外殼連接，該支撐筒的右端部和電機軸套的右端部通過一同軸安裝的定位套10連接在一起，從而實現(xiàn)了將カ矩電機固定在云臺外売上的目的。在支撐筒的外緣上同軸轉動套裝有旋轉主支架，為了保證旋轉主支架與支撐筒之間的同軸度，在支撐筒的外緣上同軸套裝一深溝軸承14，該深溝軸承外緣同軸安裝ー軸承套8，該軸承套與旋轉主支架通過螺釘連接，該旋轉主支架通過軸承套連接的固定架與電機軸端部連接，從而實現(xiàn)電機軸驅動旋轉主支架旋轉的目的。為了保證云臺的定位精度，安裝有用于實現(xiàn)閉合控制系統(tǒng)及自適應實時控制方法的角度檢測模塊，該角度檢測模塊包括旋轉變壓器I和陀螺儀2，所述旋轉變壓器同軸安裝在力矩電機端部延伸的電機軸上，所述陀螺儀通過陀螺儀支架3安裝在旋轉變壓器ー側的力矩電機端部，且該陀螺儀的軸線與電機軸平行。如圖2所示，為了便于カ矩電機的安裝，安裝時先將カ矩電機、調心軸承、電機軸套、旋轉變壓器和陀螺儀組裝成電機模塊，然后再安裝在云臺上，這樣極大的節(jié)省了裝配時間。一種基于力矩電機直驅的穩(wěn)定控制方法，其創(chuàng)新點在于步驟是步驟一，控制模塊發(fā)出旋轉指令；步驟ニ，力矩電機接收到指令后帶動旋轉主支架轉動，從而得到力矩電機實際的旋轉角度信息；步驟三，角度檢測模塊檢測旋轉主支架相對于電機軸的實際轉動角度信息；
步驟四，比較カ矩電機實際旋轉角度信息與旋轉主支架實際轉動角度信息，如果差值為零，表明無誤差，旋轉主支架繼續(xù)旋轉；如果差值不為零，則將差值返回給控制模塊進行角度矯正；步驟五，循環(huán)操作步驟一至步驟四，直至差值為零。本發(fā)明充分考慮到云臺在前期開發(fā)階段要進行多次針對カ矩電機參數(shù)的調試，同時カ矩電機在調試階段需要多次“自學習”，即カ矩電機需要空載，為此，本發(fā)明已很好地解決這ー問題，只需將固定架拆卸即可實現(xiàn)電機軸空載運行的目的，無需將力矩電機單獨拆卸，有效節(jié)省了測試時間。
權利要求
1.一種基于力矩電機直驅的穩(wěn)定控制裝置，其特征在于包括カ矩電機、云臺外殼、旋轉主支架，所述カ矩電機的電機軸端部同軸固裝一固定架，該固定架與同軸安裝在電機軸上的旋轉主支架連接，在旋轉主支架與力矩電機之間的電機軸上同軸安裝有云臺外殼，該云臺外殼與力矩電機連接，所述カ矩電機安裝一角度檢測模塊。
2.根據(jù)權利要求I所述的基于カ矩電機直驅的穩(wěn)定控制裝置，其特征在于所述角度檢測模塊包括旋轉變壓器和陀螺儀，所述旋轉變壓器同軸安裝在力矩電機端部延伸的電機軸上，所述陀螺儀安裝在旋轉變壓器ー側的カ矩電機端部，且與所述電機軸平行設置。
3.根據(jù)權利要求I或2所述的基于カ矩電機直驅的穩(wěn)定控制裝置，其特征在于所述電機軸外緣同軸轉動套裝ー電機軸套，該電機軸套與電機軸之間同軸安裝有調心軸承。
4.一種基于力矩電機直驅的穩(wěn)定控制方法，其特征在于步驟是 步驟一，控制模塊發(fā)出旋轉指令； 步驟ニ，力矩電機接收到指令后帶動旋轉主支架轉動，從而得到カ矩電機實際的旋轉角度信息； 步驟三，角度檢測模塊檢測旋轉主支架相對于電機軸的實際轉動角度信息； 步驟四，比較カ矩電機實際旋轉角度信息與旋轉主支架實際轉動角度信息，如果差值為零，表明無誤差，旋轉主支架繼續(xù)旋轉；如果差值不為零，則將差值返回給控制模塊進行角度矯正； 步驟五，循環(huán)操作步驟一至步驟四，直至差值為零。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于力矩電機直驅的穩(wěn)定控制裝置及方法，其特征在于包括力矩電機、云臺外殼、旋轉主支架，所述力矩電機的電機軸端部同軸固裝一固定架，該固定架與同軸安裝在電機軸上的旋轉主支架連接，在旋轉主支架與力矩電機之間的電機軸上同軸安裝有云臺外殼，該云臺外殼與力矩電機連接，所述力矩電機安裝一角度檢測模塊。本發(fā)明采用力矩電機直接驅動的傳動裝置，有效避免了傳統(tǒng)傳動方式中的設計、機械加工、人工裝配、多級傳動等因素造成的誤差累計，通過采用內置角度檢測模塊的方式，從而構成的閉合控制系統(tǒng)及自適應實時控制方法，對云臺進行誤差修正及再平衡輸入補償，有效保證云臺的控制精度及采集數(shù)據(jù)的準確性。
文檔編號G05D3/00GK102854891SQ201210348020
公開日2013年1月2日 申請日期2012年9月18日 優(yōu)先權日2012年9月18日
發(fā)明者張福明, 李建新 申請人:天津市亞安科技股份有限公司