发布时间：2023-10-01 03:30:34
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手持云台的核心算法在于利用 foc 电机方案，实现云台三个维度的精细调节。对于三路 bldc，mcu 通过位置环，速度环，电流环实时监控电机的位置状态信息，以及电机的安全运作。以保证在身体走动，外界抖动过程中，在极低误差范围内，手机保持水平。因此，手持云台的控制框架：
运动控制：1-3 颗带有 fpu，浮点运算单元的 mcu，用于处理 foc 算法，x,y,z 三个维度每路各一颗步进电机，每路步进电机需要 1 片三相半桥驱动芯片，或者 6 片 mosfet 构成的 h 桥，控制电机转速以及换向。
反馈机制：在电机位置检测时，一般需要霍尔元件或者磁编码器实现电机位置检测，从而实时调整电机状态。为确保每路步进电机运行过程中的正常工作，还需要利用运放采集电机驱动芯片的电流，以确保电机正常运作，或是停滞，防止故障后损坏机器。
人机交互控制：目前市面上大致用三类，线控，ble，wifi，由于手机端标配 ble，所以云台人机交互控制采用 ble 方案居多，但是 ble 数据带宽较低，不适合高清数据高速传输。因此也有部分厂家采用 wifi，实现视频流的高速传输。
供电系统：云台的供电系统：一般为锂电池供电，一路升压的 24v 左右，为电机驱动芯片或者 mosfet 提供电压，确保电机运作，一路升降压到 3.3v 或者 5v 给 mcu 供电。
话不多说，看图更直观。
图 1 云台框架
1、主控单元：
主要完成完成三个事情：
（1）电机控制。读取姿态传感器信号确定云台当前姿态，即采样定子电流电流，先后经过 clark，park 运算，pi 运算计算需要调整的参数，经过 clark，park 逆运算，转化输出为励磁电流，然后与转速环相比较，控制输出 pwm，从而控制电机，mcu 需要完成 foc 速度控制模式算法，pid 算法。
（2）无线数据交互。mcu 需要通过蓝牙链接手机等平台摄像设备，控制拍照，完成人机交互。
（3）协调控制云台系统。
gd32f4xx 系列 mcu，200mhz 主频，3mb flash 256k ram，同时自带硬件 fpu，对于需要较大 ram 的处理 foc，pid 算法的电机控制系统很具优势，同时具备电机控制的高级定时器，正交编码器接口，霍尔传感器接口，可以采集电机速度，位置，以及电流形成闭环控制，可编程 pwm 模式，可以灵活控制三相电机实现电机快速实现响应。
2、电机驱动
电机驱动：可以采用集成驱动 ic 或者分立 mos 自行搭建集：
集成 ic：控制简单，集成度更高，ic 自带欠压保护，短路保护，死区控制，但是由于 mos 内部集成，散热差，驱动能力一般。
分立驱动方案：集成度较低，分立 mos 一般具有较大电流，散热好，驱动能力较好，mcu 一般在输出 pwm 时自带死区控制，但是在短路，过热，欠压等状态提醒略显不足
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