到目标姿态并保持稳定状态。
[0144] 由此，得到控制云台各电机轴的有效机械能：控制俯仰电机轴的有效机械能Ep、控 制横滚电机轴的有效机械能Ep和控制航向电机轴的有效机械能Ey。也即，得到控制被控端 的有效机械能Ep、民和E y。
[0145] 其中，需要说明的是，E的符号代表电机轴转动方向，可根据实际情况具体确定。例 如：+(正）为顺时针转动，一（负）为逆时针转动。
[0146] 在本实施例中，根据获取的被控端当前状态和目标状态，固定端当前状态，以及固 定端与被控端的转动惯量比，首先计算控制被控端的补偿角速度，然后计算控制被控端的 有效机械能，能够控制云台电机轴转动使被控端达到目标姿态并保持在稳定状态。本实施 例实现了对云台的精确控制，使云台根据得到的有效机械能，能够控制云台各电机轴转动， 使被控端达到目标姿态并保持在稳定状态，达到了云台自稳控制效果。
[0147] 进一步的，参照图4,本发明第四实施例提供一种云台控制方法，基于上述图3所 示的实施例，所述步骤S21包括：
[0148] 步骤S211、根据所述固定端当前状态获取固定端在云台电机轴上的角速度。
[0149] 根据固定端当前状态可以获取固定端在云台电机轴上的角速度，固定端在云台电 机轴上的角速度包括：在俯仰电机轴上的角速度Wpiteh，在横滚电机轴上的角速度ω"η，和 在航向电机轴上的角速度《yaw。计算固定端在云台各电机轴上的角速度，即为计算《piteh、 ? rollon W yaw 〇
[0150] 具体的，作为一种实施方式，首先，固定端当前状态包括：固定端的角速度COb和固 定端姿态角；其中，
固定端姿态角包括：横滚角θ ρ俯仰角θρ，航向角9y。
[0151] 然后，将固定端的角速度耦合到云台电机轴，根据坐标变换关系，得到固定端在航 向电机轴上的角速度Wyaw、COroll和ω yaw:
[0153] 其中，θ ρ，Θ y Θ y分别为电机相对零位值的旋转角度，由磁编码器采集得到。根据 公式可以得到《piteh、Coroll和ω yaw，由此，得到固定端在云台各电机轴上的角速度：copiteh、 ? rollon W yaw 〇
[0154] 步骤S212、根据所述被控端当前姿态和目标姿态，获取姿态角差值。
[0155] 姿态角差值为被控端由当前姿态达到目标姿态的角度差值，令姿态角差值为：俯 仰角差值△ Θ，横滚角差值△ γ和航向角差值·4φ'。
[0156] 根据被控端目标姿态：目标俯仰角θ'、目标横滚角γ'和目标航向角和被 控端当前的欧拉角：俯仰角Θ、横滚角γ和航向角f，计算姿态角差值：
[0157] CN 105116926 A 说明书 10/20 页
[0158] 由此，得到姿态角差值，包括：俯仰角差值A θ，横滚角差值△ γ和航向角差值
[0159] 步骤S213、根据所述被控端的当前状态、固定端在云台电机轴上的角速度和所述 姿态角差值，获取控制被控端的补偿角速度。
[0160] 控制被控端的补偿角速度由隔离固定端干扰的反向补偿角速度和使被控端达到 目标姿态的补偿角速度组成。
[0161] 首先，根据被控端当前状态中的角速度.
固定端在云台电机轴上的角 速度copiteh、ω"η和ω yaw，计算隔离固定端干扰的反向补偿角速度：
[0162] 设反向补偿角速度为：横滚角速度δ ^俯仰角速度δ p、航向角速度δ y;
[0163] 则根据坐标变换关系，得到方程式：
[0165] 解算上述方程，得到反向补偿角速度：横滚角速度δ ^俯仰角速度δ p和航向角速 度δ y。
[0166] 然后，在本实施例中，取使被控端达到目标姿态的补偿角速度为：俯仰角速度 A · Δ Θ，横滚角速度A · △ γ和航向角速度其中，A为预设系数，用于精确校准补 偿角速度，可根据实际情况灵活设定。
[0167] 然后，计算控制被控端的补偿角速度，取：在俯仰电机轴上的补偿角速度ωρ，在横 滚电机轴上的补偿角速度&^，和在航向电机轴上的补偿角速度《y。
[0168] 则有如下计算公式：
[0170] 由此，计算得到控制被控端的补偿角速度，包括：在俯仰电机轴上的补偿角速度 ωρ，在横滚电机轴上的补偿角速度ω p和在航向电机轴上的补偿角速度coy。
[0171] 在本实施例中，根据获取的被控端当前状态和目标状态、固定端当前状态，获取隔 离固定端干扰的反向补偿角速度和使被控端达到目标角姿态的补偿角速度，得到控制被控 端的补偿角速度。本实施例得到的补偿角速度，能够使控制云台电机轴转动时，实现被控端 隔离机体扰动，达到目标姿态并保持稳定状态。
[0172] 进一步的，参照图5，本发明云台控制方法第五实施例提供一种云台控制方法，基 于上述图1所示的实施例，所述步骤S30包括：
[0173] 步骤S31、根据所述有效机械能，获取控制所述被控端的目标电流。
[0174] 在获取控制被控端的有效机械能后，根据控制被控端的有效机械能，计算控制被 控端的目标电流，也即：根据控制云台各电机轴的有效机械能，分别计算控制云台各电机轴 的目标电流。
[0175] 具体的，作为一种实施例，获取的控制被控端的有效机械能为：控制俯仰电机轴的 有效机械能EP、控制横滚电机轴的有效机械能Ep和控制航向电机轴的有效机械能Ey。
[0176] 设控制云台各电机轴的目标电流为：控制俯仰电机轴的目标电流Ip，控制横滚电 机轴的目标电流Ip控制航向电机轴的目标电流Iy;则有：
[0178] 根据上述公式，计算得到控制云台各电机轴的目标电流：Ip、ldP Iy。也即，得到控 制被控端的目标电流：IP、L和I y。
[0179] 其中，需要说明的是，E的符号代表电机轴转动方向，可根据实际情况具体确定。例 如：+(正）为顺时针转动，一（负）为逆时针转动。Ip、Ir和I ^勺符号与E p、艮和E y分别 相同。
[0180] 步骤S32、根据所述目标电流，通过云台电机轴控制所述被控端保持在稳定状态。
[0181] 在获得控制被控端的目标电流后，以相应的目标电流控制云台各电机轴，使被控 端达到目标姿态并保持在稳定状态。
[0182] 具体的，以控制俯仰电机轴的目标电流Ip控制俯仰电机轴，从而使被控端在俯仰 方向达到目标俯仰角，并保持俯仰方向的稳定状态；
[0183] 以控制横滚电机轴的目标电流Id空制横滚电机轴，从而使被控端在横滚方向达到 目标横滚角，并保持横滚方向的稳定状态；
[0184] 以控制航向电机轴的目标电流1』空制航向电机轴，从而使被控端在航向方向达到 目标航向角，并保持航向方向的稳定状态。
[0185] 在本实施例中，根据获取的有效机械能，获取控制被控端的目标电流，并以控制被 控端的目标电流，控制云台各电机轴，使被控端达到目标姿态并保持稳定，实现了云台的自 稳控制效果。
[0186] 参照图6,本发明云台控制装置第一实施例提供一种云台控制装置，所述云台控制 装置包括：
[0187] 获取模块100,用于获取云台上被控端当前状态和目标状态、固定端当前状态，以 及固定端与被控端的转动惯量比。
[0188] 本实施例方案主要应用于三轴云台中，当然也不限于其他具有精确控制处理需求 的单轴或二轴云台。云台可应用于飞行器、汽车、轮船、机器人、人体等，例如：当云台应用于 飞行器时，为机载云台，可负载拍摄设备或摄影设备，进行动态拍摄或动态摄影。
[0189] 本实施例以无人机三轴云台进行举例，三轴云台固定在无人机体上，且三轴云台 搭载有相机。其中，三轴云台通过三个电机轴分别控制相机进行俯仰、横滚和航向方向的转 动，具体的：俯仰电机轴控制相机进行俯仰转动，横滚电机轴控制相机进行横滚转动，航向 电机轴控制相机进行航向转动。
[0190] 本实施例在75Γ台启动后，获取模块100首先进行?目息米集：获取被控端当前状态、 固定端当前状态；获取被控端目标状态，获取固定端与被控端的转动惯量比。
[0191] 其中，被控端为云台负载的相机部分，与被控端相对，固定端可以为与无人机相连 的云台部分，也可能包括与其刚性连接的人机；以固定端为云台进行举例，云台通过云台上 的三个电机轴与被控端连接，分别控制被控端绕俯仰电机轴、横滚电机轴和航向电机轴转 动。
[0192] 具体的，作为一种实施方式，在云台启动后，获取模块100获取被控端当前姿态。 被控端的当前状态包括：被控端的角速度和被控端的状态（即被控端的欧拉角）。
[0193] 获取模块100获取被控端目标状态。被控端目标状态包括：被控端的目标姿态角 和目标角速度。
[0194] 获取模块100获取固定端当前状态。固定端当前状态包括：固定端的角速度和当 前姿态角。
[0195] 获取模块100获取固定端与被控端的转动惯量比。固定端与被控端的转动惯量比 为预设系数，可以通过测量得到。
[0196] 计算模块200,用于根据所述被控端当前状态和目标状态、固定端当前状态，以及 固定端与被控端的转动惯量比，计算获取控制被控端的有效机械能。
[0197] 在获取模块100获取被控端当前状态和目标状态，固定端当前状态，以及固定端 与被控端的转动惯量比之后，计算模块200计算获取控制被控端的有效机械能。
[0198] 具体的，作为一种实施方式，首先，计算模块200根据被控端当前状态和目标状 态，以及固定端当前状态，获取控制被控端的补偿角速度，该补偿角速度为：云台电机轴转 动时所给予被控端的补偿角速度，能够使被控端隔离机体扰动，达到目标姿态并保持在稳 定状态。
[0199] 然后，计算模块200根据控制被控端的补偿角速度、固定端与被控端的转动惯量 比以及固定端当前状态，计算获取控制被控端的有效机械能，该有效机械能为：控制云台电 机轴转动使被控端达到目标姿态并保持在稳定状态时，电机传出的有效机械能。
[0200] 控制模块300,用于根据所述有效机械能，控制所述被控端保持在稳定状态。
[0201] 在计算模块200获取有效机械能后，控制模块300根据获取的有效机械能，计算获 得控制被控端的目标电流。由于是通过控制云台各电机轴转动，来控制被控端在俯仰、横滚 和航向三个方向的转动，因此，控制被控端的目标电流也即控制云台电机轴的目标电流；
[0202] 然后根据获取的目标电流，控制云台各电机轴转动，从而控制被控端达到目标姿 态并保持在稳定状态。
[0203] 在本实施例中，通过获取模块100获取的云台上被控端当前状态和目标状态、固 定端当前状态，以及固定端与被控端的转动惯量比，计算模块200计算得到控制被控端的 有效机械能，控制模块300根据该有效机械能控制所述被控端，使被控端达到目标姿态并 保持在稳定状态，有效隔离机体扰动，实现了对云台的精确控制，达到了云台自稳控制效 果，保障了云台负载相机的成像质量。
[0204] 进一步的，参照图7,本发明云台控制方法第二实施例提供一种云台控制装置，基 于图6所示的实施例，所述获取模块100包括：
[0205] 传感单元110,用于获取被控端的角速度和姿态四元数。
[0206] 在云台启动后，传感单元110获取被控端的角速度和姿态四元数，也即云台负载 相机的当前角速度和姿