本发明涉及云台技术领域，尤其涉及一种云台参数的配置方法、装置及云台。
背景技术：
云台是用于安装和固定摄像设备的承载设备，其可以通过云台的轴臂与电机的配合，带动摄像设备在一个或者多个方向上运动，从而在较大范围内拍摄图像。目前，云台已被广泛应用于各种特殊行业，比如在航拍领域，当摄像设备固定在云台上后，可由飞行器携带云台至高空进行拍摄。
当云台上加载了摄像设备后，需要对云台的各种参数进行配置，从而保证云台控制系统可以给摄像设备提供增稳控制。相关技术中，上述参数通常由云台用户手动配置，因此需要云台用户具有较强的调参经验；另外，当摄像设备的类型不同时，也需要云台用户进行适配不同类型摄像设备的参数设置。但是，由于上述参数配置过程中，需要云台用户反复试凑参数才能达到目标需求，因此配置过程繁琐，且精度不高。
技术实现要素：
本发明提供一种云台参数的配置方法、装置及云台。
依据本发明的第一方面，提供一种云台参数的配置方法，所述云台包括轴臂和电机，所述电机用于驱动所述轴臂转动，从而带动搭载于所述云台上的摄像设备在一个或者多个方向上运动，所述方法包括：
接收参数调节指令；
根据所述参数调节指令，控制所述轴臂执行扫频操作；
根据所述扫频操作的结果，生成所述云台的控制系统的辨识模型；
通过所述控制系统的辨识模型配置所述控制系统的矫正参数，以及配置所述控制系统的控制参数。
依据本发明的第二方面，提供一种云台参数的配置装置，所述云台包括轴臂和电机，所述电机用于驱动所述轴臂转动，从而带动搭载于所述云台上的摄像设备在一个或者多个方向上运动，所述装置包括：
接收模块，用于接收参数调节指令；
控制模块，用于根据所述参数调节指令，控制所述轴臂执行扫频操作；
生成模块，用于根据所述扫频操作的结果，生成所述云台的控制系统的辨识模型；
配置模块，用于通过所述控制系统的辨识模型配置所述控制系统的矫正参数；以及，配置所述控制系统的控制参数。
依据本发明的第三方面，提供一种云台，所述云台包括：固定机构，一个或多个轴臂，电机，imu以及控制器，其中，
所述固定机构，用于固定搭载于所述云台上的摄像设备；
所述电机，用于驱动所对应的轴臂转动，从而带动所述摄像设备在一个或者多个方向上运动；
所述控制器，用于接收参数调节指令，并根据所述参数调节指令控制所述轴臂执行扫频操作，根据所述扫频操作的结果，生成所述云台的控制系统的辨识模型，通过所述控制系统的辨识模型配置所述控制系统的矫正参数，以及配置所述控制系统的控制参数。
由以上本发明实施例提供的技术方案可见，本发明实施例中云台可以根据接收的参数调节指令，控制轴臂执行扫频操作，从而生成控制系统的辨识模型，通过该辨识模型配置控制系统的矫正参数以及控制参数。由此可知，本发明实施例通过自适应调节云台参数的配置，在满足云台工作的拍摄需求的同时，可以省去云台用户反复调参的操作，提高参数配置的效率和精度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是一种三轴云台的工作原理示意图；
图2是本发明云台参数配置方法的一个实施例流程图；
图3a是本发明实施例中云台控制系统的控制原理示意图；
图3b是本发明云台参数配置方法的另一个实施例流程图；
图3c是图3b实施例中一种伯德图的示意图：
图4a是本发明云台参数的配置装置的实施例框图；
图4b是图4a中控制模块的一个实施例框图；
图4c是图4a中生成模块的一个实施例框图；
图4d是图4a中配置模块的一个实施例框图；
图4e是图4a中配置模块的另一个实施例框图；
图5是本发明云台的实施例框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。另外，在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
本发明实施例中的云台可以是手持云台，车载云台，也可以是由飞行器携带的飞行云台。上述云台通常包括轴臂和电机，电机用于驱动轴臂转动。以常见的三轴云台为例，三轴云台包括三个轴臂，以及分别驱动三个轴臂转动的电机，其中，三个轴臂分别为俯仰轴臂，横滚轴臂，以及偏航轴臂。当上述云台搭载了负载设备，例如摄像机或者照相机时，可以在一个或者多个方向上运动，从而实现大范围拍摄。
参见图1，为一种三轴云台的工作原理示意图：
图1所示的一种三轴云台包括：控制器，三轴电机，三轴轴臂，imu(inertialmeasurementunit，惯性测量单元)，以及积分器。上述三轴云台可以通过组成imu的陀螺仪作为反馈原件，三轴电机作为输出原件，形成闭环pi(比例、积分)控制系统。
其中，通过imu获得云台的测量姿态，测量姿态与目标姿态的差值作为控制偏差，控制器根据输入的控制偏差，控制三轴电机的输入电流，从而驱动三轴电机工作，三轴电机工作过程中输出扭矩带动三轴轴臂转动，在转动过程中云台的测量姿态进一步发生变化，通过上述反馈控制过程，使得云台运动到目标姿态。
一般云台可以适配的摄像设备的种类不一，这些摄像设备的质量各不相同，通常在0.5kg至13kg之间，云台的控制系统需要给摄像设备的拍摄提供增稳控制，因此云台在搭载摄像设备后，需要对控制系统的参数进行配置，从而满足不同情况下的拍摄需求。相关技术中，由云台用户对参数进行手动配置，此时需要云台用户具有较强的调参经验，并且经过反复参数调节才能完成配置，使云台可以在工作时满足拍摄需要；另外，由于云台在负载不同摄像设备时，自身固有模态会发生改变，因此还需要云台手动进行矫正，使得云台可以正常工作。由上述可知，相关技术中云台在负载不同摄像设备进行工作之前，云台参数的配置过程繁琐，配置精度不高。因此，本发明提供的云台参数的配置实施例通过自适应调节云台参数的配置(如设置滤波器参数、超前补偿、滞后补偿等)，在满足云台工作的拍摄需求的同时，可以省去云台用户反复调参的操作，提高参数配置的效率和精度。
下面结合附图对本发明实施例进行详细说明。
参见图2，为本发明云台参数的配置方法的一个实施例流程图：
步骤201：接收参数调节指令。
当云台上搭载摄像设备后，可以进入开机模式。在云台处于开机状态时，可以通过不同方式接收参数调节指令，以便进入后续的自适应参数调节配置过程。
在一个可选的实现方式中，可以预先在云台上设置调参按钮，当云台用户按下该调参按钮，云台接收到参数调节指令。在另一个可选的实现方式中，当云台用户操作遥控器发出参数调节指令后，云台可以相应接收到该参数调节指令。
步骤202：根据参数调节指令控制轴臂执行扫频操作。
本步骤中，云台接收到参数调节指令后，可以触发轴臂进入自动扫频模式，在该自动扫频模式下，生成预设频率范围内的连续扫频信号，比如生成范围从30hz至300hz之间的连续正弦扫频信号。
步骤203：根据扫频操作的结果，生成云台的控制系统的辨识模型。
本步骤中，当云台获得在扫频操作下得到的连续扫频信号的频率响应信息后，可以根据这些频率响应信息生成云台控制系统的伯德图(bode)，将伯德图作为控制系统的辨识模型，该伯德图中包括了用于表征频率和相位关系的相角图，以及用于表征频率和幅值关系的幅值图。
步骤204：通过控制系统的辨识模型配置控制系统的矫正参数，以及配置控制系统的控制参数。
本步骤中，对云台参数的配置可以包括矫正参数的配置，以及控制参数的配置。
其中，在配置矫正参数时，可以通过分析步骤203中的伯德图获得云台的固有频率，然后根据该固有频率设置控制系统中的滤波参数，以使云台在工作过程中可以滤除频率为该固有频率的信号。
其中，在配置控制参数时，可以根据轴臂对应电机的电流值获得轴臂的扭矩值，通过设置在轴臂上的imu测量轴臂的角加速度值，计算扭矩值与角加速度值的比值得到云台的转动惯量，然后根据该转动惯量配置控制系统的速度反馈控制环的力度值参数，以及位置反馈控制环的感度值参数。
由上述实施例可见，该实施例通过自适应调节云台参数的配置，在满足云台工作的拍摄需求的同时，可以省去云台用户反复调参的操作，提高参数配置的效率和精度。
参见图3a，为本发明实施例中云台控制系统的控制原理示意图：
图3a中示出了云台控制系统的反馈控制原理，该系统从左到右依次包括：位置环反馈控制器cp(s)、速度环反馈控制器cv(s)，控制量滤波器filter2，电机驱动模块amp，由转动惯量j(s)和积分器1/s组成的动力学模型，陀螺仪数据滤波器filter1，姿态融合模块fus。上述系统根据信号流走向和反馈控制对象的不同，可以实现双环控制，即分别包括用于对云台姿态进行控制的速度反馈控制环，以及用于对云台位移进行控制的位置反馈控制环。其中，r表示参考输入信号，e表示跟踪误差信号，a表示加速度信号，v表示速度信号，y表示位移信号，d表示等效扰动信号，u表示控制电压，i表示电流信号，nv表示测量噪声。
参见图3b，为本发明云台参数的配置方法的另一个实施例流程图，该实施例结合图3a，详细示出了云台参数的配置过程：
步骤301：在云台处于开机状态时，接收通过触发云台上的调参按钮得到的参数调节指令。
当云台上搭载摄像设备后，可以进入开机模式。以三轴手持云台为例，根据拍摄需要的不同，云台可以在两种状态下进入开机模式：一种状态是云台的固定机构(也可称为云台的基座)朝上，开机后，云台可以挂在摇臂等载体上进行拍摄；另一种状态是云台的固定机构朝下，此时将云台的横滚轴旋转180度，开机后，云台可以安装在升降杆上进行拍摄。
本实施例中，可以预先在云台上设置调参按钮，当云台上搭载了新的摄像设备，并开机后，云台用户可以按下该调参按钮，发出参数调节指令，从而使控制系统在接收到该参数调节指令后，进入后续的自适应参数调节配置过程。
步骤302：触发轴臂进入自动扫频模式。
扫频是指信号在一个频段内，频率由高到低，或由低到高连续变化的过程，通常扫频操作可以测试被扫频对象的频率特性。本步骤中，以三轴云台为例，在接收到参数调节指令后，可以触发云台的三个轴臂均进入自动扫频模式，从而测试云台的频率特性。
步骤303：在自动扫频模式下，生成预设频率范围内的连续扫频信号。
本步骤中，当三轴云台的横滚轴臂、俯仰轴臂和偏航轴臂均进入自动扫频模式后，可以生成频率范围在30hz至300hz之间的连续的扫频信号。
步骤304：获得连续扫频信号的频率响应信息。
本步骤中，连续扫频信号的频率响应信息可以包括相位响应信息和幅值响应信息。
步骤305：根据频率响应信息生成控制系统的伯德图。
本步骤中，可以根据前述步骤304中获得的相位响应信息和幅值响应信息生成云台控制系统的辨识模型，本实施例例中该辨识模型可以通过伯德(bode)图进行呈现。伯德图是系统频率响应的一种图示方法，通常由表征频率和幅值关系的幅值图和表征频率和相位关系的相角图组成，两者都按频率的对数分度进行绘制，因此伯德图常也称为对数坐标图。利用伯德图可以分析出在不同频率下，系统增益的大小及相位，也可以分析出增益大小及相位随频率变化的趋势，从而可以对系统稳定性进行判断。
本步骤中，可以由云台上安装的软件直接根据频率响应信息绘制伯德图，也可以将频率响应信息输出到某个特定终端，通过终端内安装的软件(如matlab)进行绘制，对此本实施例不进行限制。
参见图3c，为图3b实施例中一种伯德图的示意图：图3c中的伯德图由上部的幅值图和下部的相角图组成，其中，幅值图示出了频率与幅值的对应关系，频率的单位为hz，幅值的单位为db，相角图示出了频率与相位的对应关系，相位的单位为deg(角度)。
步骤306：分析伯德图获得云台的固有频率。
固有频率也可以称为模态频率或者自然频率(naturalfrequency)，其指物体做自由振动时，位移随时间按正弦或余弦规律变化，上述振动的频率仅与物体的固有特性有关(如质量、形状、材质等)。
结合图3b示出的伯德图，在频率为102附近扫频信号的波形产生明显震荡，通过分析该波形图可知，固有频率为图3b中箭头所指的幅值或相位角对应的频率。
步骤307：根据固有频率设置滤波参数，以使云台在工作过程中滤除频率为该固有频率的信号。
由于云台的固有频率可能会引起共振，从而影响云台的正常工作，因此在对云台参数配置时，当获得了云台的固有频率后，需要执行矫正操作，从而避免固有频率对云台的正常工作产生干扰。
本步骤在执行矫正操作时，可以根据固有频率设置如图3a中所示的filter1和filter2的滤波参数，从而使云台在工作过程中，滤除频率为该固有频率的信号，保证云台可以正常工作。
步骤308：计算云台的转动惯量。
转动惯量(momentofinertia)是刚体绕轴转动时惯性的量度，即质量的转动形式。通常转动惯量可以通过如下公式计算：
j＝m/β，其中，j表示转动惯量，m表示力，β表示角加速度。
本步骤中，可以根据轴臂对应电机的电流值获得轴臂的扭矩值，电机的扭矩就是指电机从其曲轴端输出的力矩，扭矩是使电机对应轴臂可以发生转动的力。通常电机的电流与扭矩呈正比关系，如下公式所示：
m＝ca×i；其中，m表示扭矩，ca表示一常数，i表示电流；
本步骤中，可以通过设置在轴臂上的imu测量得到轴臂的角加速度值，然后按照前述公式计算扭矩值m与角加速度值的比值即可得到云台的转动惯量。
步骤309：根据转动惯量配置控制系统的速度反馈控制环的力度值参数，以及位置反馈控制环的感度值参数。
结合图3a，在获得转动惯量后，可以利用该转动惯量配置速度反馈控制环的力度值参数，比如cv(s)参数，以及配置位置反馈控制环的感度值参数，比如cp(s)参数。
由上述实施例可见，该实施例通过自适应调节云台参数的配置，在满足云台工作的拍摄需求的同时，可以省去云台用户反复调参的操作，提高参数配置的效率和精度。
与本发明云台参数的配置方法的实施例相对应，本发明还提供了云台参数的配置装置和云台的实施例。
参见图4a，为本发明云台参数的配置装置的实施例框图：
该装置包括：接收模块410、控制模块420、生成模块430和配置模块440。
接收模块410，用于接收参数调节指令；
控制模块420，用于根据所述参数调节指令，控制所述轴臂执行扫频操作；
生成模块430，用于根据所述扫频操作的结果，生成所述云台的控制系统的辨识模型；
配置模块440，用于通过所述控制系统的辨识模型配置所述控制系统的矫正参数；以及，配置所述控制系统的控制参数。
在一个可选的实现方式中，所述接收模块410可以包括至少一个下述子模块：
第一接收子模块，用于在所述云台处于开机状态时，接收通过触发所述云台上的调参按钮得到的参数调节指令；
第二接收子模块，用于在所述云台处于开机状态时，接收所述云台对应的遥控器发出的参数调节指令。
在另一个可选的实现方式中，参见图4b，是图4a中控制模块420的一个实施例框图：
所述控制模块420可以包括：
扫频模式触发子模块421，用于触发所述轴臂进入自动扫频模式；
扫频信号生成子模块422，用于在所述自动扫频模式下，生成预设频率范围内的连续扫频信号。
其中，所述预设频率范围可以包括：30赫兹至300赫兹的频率范围。
在另一个可选的实现方式中，参见图4c，是图4a中生成模块430的一个实施例框图：
所述生成模块430可以包括：
频率响应获得子模块431，用于获得所述连续扫频信号的频率响应信息；
伯德图生成子模块432，用于根据所述频率响应信息生成所述控制系统的伯德图，所述伯德图中包括用于表征频率和相位关系的相角图，以及用于表征频率和幅值关系的幅值图。
在一个例子中，当所述轴臂包括横滚轴臂、俯仰轴臂和偏航轴臂时，所述控制系统的伯德图包括分别对应上述三个轴臂的伯德图。
在另一个可选的实现方式中，参见图4d，是图4a中配置模块440的一个实施例框图：
所述配置模块440可以包括：
固有频率获得子模块441，用于分析所述伯德图获得所述云台的固有频率；
矫正参数配置子模块442，用于根据所述固有频率设置滤波参数，以使所述云台在工作过程中滤除频率为所述固有频率的信号。
在另一个可选的实现方式中，参见图4e，是图4b中配置模块440的另一个实施例框图：
所述配置模块440可以包括：
转动惯量计算子模块443，用于计算所述云台的转动惯量；
控制参数配置子模块444，用于根据所述转动惯量配置所述控制系统的速度反馈控制环的力度值参数，以及位置反馈控制环的感度值参数。
在一个例子中，所述转动惯量计算子模块443，可以具体用于根据所述轴臂对应电机的电流值获得轴臂的扭矩值，以及通过设置在所述轴臂上的imu测量所述轴臂的角加速度值，并计算所述扭矩值与所述角加速度值的比值得到所述云台的转动惯量。
由上述实施例可见，控制模块根据接收的参数调节指令，控制轴臂执行扫频操作，从而由生成模块生成控制系统的辨识模型，配置模块通过该辨识模型配置控制系统的矫正参数以及控制参数。由于该装置可以自适应调节云台参数的配置，在满足云台工作的拍摄需求的同时，可以省去云台用户反复调参的操作，提高参数配置的效率和精度。
参见图5，为本发明云台的实施例框图：
该云台包括：固定机构510、轴臂520、电机530、imu540和控制器550。
其中，所述固定机构510，用于固定搭载于所述云台上的摄像设备；
所述电机530，用于驱动所对应的轴臂520转动，从而带动所述摄像设备在一个或者多个方向上运动；
所述控制器550，用于接收参数调节指令，并根据所述参数调节指令控制所述轴臂执行扫频操作，根据所述扫频操作的结果，生成所述云台的控制系统的辨识模型，通过所述控制系统的辨识模型配置所述控制系统的矫正参数，以及配置所述控制系统的控制参数。
在一个可选的实现方式中：
所述控制器550，可以具体用于在所述云台处于开机状态时，接收通过触发所述云台上的调参按钮得到的参数调节指令，或者接收所述云台对应的遥控器发出的参数调节指令。
在另一个可选的实现方式中：
所述控制器550，可以具体用于触发所述轴臂进入自动扫频模式，在所述自动扫频模式下，生成预设频率范围内的连续扫频信号。
其中，所述预设频率范围可以包括：30赫兹至300赫兹的频率范围。
在另一个可选的实现方式中：
所述控制器550，具体用于获得所述连续扫频信号的频率响应信息，根据所述频率响应信息生成所述控制系统的伯德图，所述伯德图中包括用于表征频率和相位关系的相角图，以及用于表征频率和幅值关系的幅值图。
其中，当所述轴臂520包括横滚轴臂、俯仰轴臂和偏航轴臂时，所述控制系统的伯德图包括分别对应上述三个轴臂的伯德图。
在另一个可选的实现方式中：
所述控制器550，具体用于分析所述伯德图获得所述云台的固有频率，根据所述固有频率设置滤波参数，以使所述云台在工作过程中滤除频率为所述固有频率的信号；
在另一个可选的实现方式中：
所述控制器550，具体用于计算所述云台的转动惯量，根据所述转动惯量配置所述控制系统的速度反馈控制环的力度值参数，以及位置反馈控制环的感度值参数。
其中，所述控制550在计算云台的转动惯量时，可以根据所述轴臂对应电机的电流值获得轴臂的扭矩值，通过设置在所述轴臂上的惯性测量单元imu测量所述轴臂的角加速度值，计算所述扭矩值与所述角加速度值的比值得到所述云台的转动惯量。
由上述实施例可见，云台控制器可以根据接收的参数调节指令，控制轴臂执行扫频操作，从而生成控制系统的辨识模型，然后通过该辨识模型配置控制系统的矫正参数以及控制参数。由于云台可以自适应调节云台参数的配置，在满足云台工作的拍摄需求的同时，可以省去云台用户反复调参的操作，提高参数配置的效率和精度。
上述实施例阐明的系统、装置、模块或单元，具体可以由计算机芯片或实体实现，或者由具有某种功能的产品来实现。为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种单元分别描述。当然，在实施本申请时可以把各单元的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。