DIY无刷三轴稳定器云台

outman1992 · 发表于 2017-7-23 08:40:00

本帖最后由 outman1992 于 2017-7-23 10:02 编辑

DIY三轴云台测试视频

主控：STM32F103C8T6
它的每个轴都是一个无刷电机，每个无刷电机需要单独的CPU去驱动，我把第一个电机的单片机作为主控，后面两个单片机做丛机，这样所有的运算都在第一个单片机内解决，然后主机通过通讯线发送到后面两个电机，实现三轴的控制，控制的过程中要对三轴进行解耦操作，pid运算等等，其实有点类似于三个平衡车的程序叠加在一起了，看上去难做起来不难，但是做到很好还是不容易的，比如PCBA成本控制在60元内，实现无无编码的高精度位置闭环等等，空载不超调振动，等功能
这个和平衡车最大的区别就是必须要用到四元数了，不能直接用欧拉角的，要不然你用力掰一下云台它就回不来啦，壳子可以直接买飞宇或者智云的就行了，飞宇老款的也就500左右，可以买回来自己画个板子放上去验证就行了。

NJ8888 · 发表于 2017-7-23 08:53:40

效果很好，机械机构如何解决的

outman1992 · 发表于 2017-7-23 08:58:10

NJ8888 发表于 2017-7-23 08:53
效果很好，机械机构如何解决的

买飞宇的壳子，或者自己找人CNC一个，其实现在普遍都用塑料的了，成本很低，效果也是很好的

fuquan_dai · 发表于 2017-7-23 09:43:31

很小巧的样子，板子在哪里啊？没看见

outman1992 · 发表于 2017-7-23 10:00:42

fuquan_dai 发表于 2017-7-23 09:43
很小巧的样子，板子在哪里啊？没看见

额，板子在结构里面，就是电机后面白色金属部分包着的。。。

wzavr · 发表于 2017-7-23 11:26:24

lz帅哥一个

huangdog · 发表于 2017-7-23 11:59:31

很棒！我的大三轴断断续续搞了一年了还没搞完。。。这东西结构很重要，调平衡也很重要～

lxa0 · 发表于 2017-7-23 15:14:48

楼主上点图看看呗~~~~~~~~~~~~

hongfadg · 发表于 2017-7-23 15:24:57

对电机感兴趣,我想单独买个电机玩玩,楼主有没有好的推荐,不知道这个电机有没有特殊要求,还是只要是无刷电机都可以用.,,,,谢谢

weiwei4 · 发表于 2017-7-23 15:35:31

效果不错哦，赞

bjj9217 · 发表于 2017-7-23 17:03:18

是无感的吗？如果是无感的做到这个程度很不错了。

世界的一帧 · 发表于 2017-7-23 18:06:20

厉害了，看视频效果很好啊

vv3g · 发表于 2017-7-23 18:50:18

效果不错，学习了

wt3333 · 发表于 2017-7-23 19:43:22

控制效果不错膜拜中

河图洛书 · 发表于 2017-7-24 08:25:53

outman1992 发表于 2017-7-23 08:58
买飞宇的壳子，或者自己找人CNC一个，其实现在普遍都用塑料的了，成本很低，效果也是很好的 ...

飞宇的壳子有链接吗？

ztg328 · 发表于 2017-7-24 12:33:51

楼主开源吗，或者弄个套件

LayLai · 发表于 2017-7-24 14:53:39

好东西！MARK

lhj200304 · 发表于 2017-7-24 15:17:21

不用编码器？电机的极对数很多？有霍尔吗？

liliuqun · 发表于 2017-7-24 20:03:10

楼主真牛，这效果很赞

outman1992 · 发表于 2017-7-26 10:47:02

ztg328 发表于 2017-7-24 12:33
楼主开源吗，或者弄个套件

因为已经商用了，所以暂时不出套件，后期会考虑的，我们的成品也就卖400多的

fuze2009 · 发表于 2017-7-26 11:45:20

这和坦克的炮塔行进射击罗盘控制很像哦，厉害

ztg328 · 发表于 2017-7-26 12:19:00

outman1992 发表于 2017-7-26 10:47
因为已经商用了，所以暂时不出套件，后期会考虑的，我们的成品也就卖400多的 ...

网上买的到吗

LayLai · 发表于 2017-7-28 08:49:17

outman1992 发表于 2017-7-26 10:47
因为已经商用了，所以暂时不出套件，后期会考虑的，我们的成品也就卖400多的 ...

网上买的到吗

outman1992 · 发表于 2017-8-6 11:16:01

LayLai 发表于 2017-7-28 08:49
网上买的到吗

能买的到，但是不能打广告啊。。。其实这个做起来也不难的，我竖拍，人脸追踪啥的都做好了，APP用的是别人的

gmyu · 发表于 2017-8-6 13:19:54

这玩意对重量敏感吧，挂相机能工作么？

wind2100 · 发表于 2017-8-6 13:55:48

这个多了小电影就越来越多了

gaoxinjun2001 · 发表于 2017-8-6 17:28:41

赞楼主！搞一个玩玩

my二月兰 · 发表于 2017-8-11 22:11:13

很棒，能说说你的三轴解耦操作是怎么做的吗，说说思路也行，谢谢了

outman1992 · 发表于 2017-8-12 14:15:53

my二月兰发表于 2017-8-11 22:11
很棒，能说说你的三轴解耦操作是怎么做的吗，说说思路也行，谢谢了

其实就是换轴操作

my二月兰 · 发表于 2017-8-13 23:24:42

不知道你目前做的能否达到智云产品的稳定效果？

outman1992 · 发表于 2017-8-19 08:59:41

my二月兰发表于 2017-8-13 23:24
不知道你目前做的能否达到智云产品的稳定效果？

基本差不多，对比过飞宇和智云的，主要是人家结构做的太棒了，那个金属的成本都90元了，玩不起呀，用了之后感觉智云的其实不是最稳的，最稳的绝对是MPN的，它的力臂是一体的，程序用的是俄罗斯的BGC方案，这个主要就是看结构好不好，看用的陀螺仪好不好

yuntian · 发表于 2017-9-13 12:03:17

问一下, 用几片6轴传感器? 分别放在哪个位置呢? 业余玩一下

outman1992 · 发表于 2017-9-13 19:37:01

yuntian 发表于 2017-9-13 12:03
问一下, 用几片6轴传感器? 分别放在哪个位置呢? 业余玩一下

一片，手机夹子那里就行了

Bengi · 发表于 2017-9-19 19:48:06

电机控制好难

Marcel1992 · 发表于 2017-9-20 16:04:06

我是用的有感FOC驱动电机， 32Khz计算频率。姿态方面是用的四元数，控制是串级PID（1Khz），速度环+位置环。这样效果基本出来了，但是偶尔会抖动。请教一下，云台是这样控制的吗？

outman1992 · 发表于 2017-9-21 09:30:23

Marcel1992 发表于 2017-9-20 16:04
我是用的有感FOC驱动电机， 32Khz计算频率。姿态方面是用的四元数，控制是串级PID（1Khz），速度环+位置 ...

是的，云台就是和平衡小车程序差不多，多了些解耦的操作而已，你也可以把平衡小车的模糊控制加进去，效果特别好，3D打印的材料都可以不抖动

Marcel1992 · 发表于 2017-9-22 11:51:38

outman1992 发表于 2017-9-21 09:30
是的，云台就是和平衡小车程序差不多，多了些解耦的操作而已，你也可以把平衡小车的模糊控制加进去，效果 ...

感谢回复。确实是在这个样控制，只是频率会更高，还要加入一些噪声处理，准备换用SPI的姿态模块，在读取原始数据的地方加入噪声处理，解算频率换到2Khz， FOC继续提升至50Khz 看看效果

lovejp1981 · 发表于 2017-9-22 12:30:03

楼主能否给点信息，载重量，本身重量，耗电功率等?还有怎么买?

outman1992 · 发表于 2017-9-27 19:05:35

lovejp1981 发表于 2017-9-22 12:30
楼主能否给点信息，载重量，本身重量，耗电功率等?还有怎么买?

载重量是看电机的，普通的小点的电机300克左右，配平后总电流在0.14A电压7V,单反的电机刚拿到手，感觉很猛，应该两三斤没问题，过两天来试试单反的，我感觉这个和程序无关和电机有关，只要电机能客服轴承摩擦力，力是可以无限大的，之前小平衡车的就是这样，我试了0负载到35斤负载都没有问题，小车也就是淘宝上的那种 http://v.youku.com/v_show/id_XMT ... tml?from=s1.8-1-1.2

coalight · 发表于 2017-10-1 16:02:47

楼主，我也在研究云台，由于之前没有控制电机的经验，我目前还是卡在电机控制这里，你是采用开源方案中的SPWM与MPU组成的闭环控制电机吗？

diyer_zhou · 发表于 2017-10-2 08:50:49

大牛，向你学习！

outman1992 · 发表于 2017-10-5 17:02:59

coalight 发表于 2017-10-1 16:02
楼主，我也在研究云台，由于之前没有控制电机的经验，我目前还是卡在电机控制这里，你是采用开源方案中的SP ...

我看了开源的EVVGC的驱动部分就写出了整个云台代码，就比它多了编码器定位电角度用，省电些而已，其他都很简单。你可以直接固定一个电角度输出然后做陀螺仪闭环也行，也能稳，但是会费电，这是早期的云台控制

outman1992 · 发表于 2017-10-5 17:04:59

wind2100 发表于 2017-8-6 13:55
这个多了小电影就越来越多了

你还别说，日本那边的代理卖了很多。。。

outman1992 · 发表于 2017-10-5 17:06:11

diyer_zhou 发表于 2017-10-2 08:50
大牛，向你学习！

相互学习，我也是半吊子，瞎捣鼓的

wind2100 · 发表于 2017-10-5 17:15:17

outman1992 发表于 2017-10-5 17:04
你还别说，日本那边的代理卖了很多。。。

哪款工作时间长点或是说好一点打算入手一个 DJ的听说NO.1 还是智云的

fengyunyu · 发表于 2017-10-5 17:43:50

专家，高手

outman1992 · 发表于 2017-10-11 19:29:09

wind2100 发表于 2017-10-5 17:15
哪款工作时间长点或是说好一点打算入手一个 DJ的听说NO.1 还是智云的

大疆3000多的黑蛋还是不错的

coalight · 发表于 2017-10-12 15:27:11

本帖最后由 coalight 于 2017-10-12 15:29 编辑

outman1992 发表于 2017-10-5 17:02
我看了开源的EVVGC的驱动部分就写出了整个云台代码，就比它多了编码器定位电角度用，省电些而已，其他都 ...

费电？是指的发热量大吗？是什么原因呢？当偏差的小的时候控制输出的电流也小吗？你指的现在云台的方案是指配编码器吗？

reynold007 · 发表于 2017-10-12 17:07:28

感觉手机浮在空中，楼主牛逼呀，收下我等的膝盖

kmbruce · 发表于 2017-12-19 23:03:07

大神你好，我也在做三轴云台项目，这儿有个问题，当摄像头要跟着人动的时候，互补滤波算出来的角度就不准，试过卡尔曼和四元数也没解决，是我哪里没做对，望大神指点迷津

outman1992 · 发表于 2017-12-20 09:17:25

kmbruce 发表于 2017-12-19 23:03
大神你好，我也在做三轴云台项目，这儿有个问题，当摄像头要跟着人动的时候，互补滤波算出来的角度就不准， ...

你是说跟随模式吗，这个和四元数什么的是没有关系的，这个是需要一个电机的位置环，需要编码器做到的，对欧拉角YAW闭环控制就能左右跟随了，你说的有偏差可能是电机解耦方面出了问题，当然陀螺仪放的特别偏也会出现类似的问题，这样普通的6面校准是肯定没有用的。

kmbruce · 发表于 2017-12-20 09:45:57

outman1992 发表于 2017-12-20 09:17
你是说跟随模式吗，这个和四元数什么的是没有关系的，这个是需要一个电机的位置环，需要编码器做到的，对 ...

像大疆的手持三轴云台，它倒下的时候roll轴有一个跟随功能，立起来的时候，roll轴又是锁定的功能，在倒下到立起来的瞬间，尤其是斜向上快速拿起来，怎么保持roll轴始终水平

ljh407055315 · 发表于 2017-12-20 09:56:05

kmbruce 发表于 2017-12-20 09:45
像大疆的手持三轴云台，它倒下的时候roll轴有一个跟随功能，立起来的时候，roll轴又是锁定的功能，在倒下 ...

这个里面就是有个解耦操作呀，你倒下去的时候roll轴就变成了yaw轴，竖起来的时候roll又变成了原来的roll轴了呀！很简单！

chenwenxinlong · 发表于 2018-1-1 16:08:59

大神你好，我想请教个问题，我想用外接单片机和mpu6050输出pwm信号控制三轴云台，程序上我用的欧拉角来当作占空比，这样可以么

outman1992 · 发表于 2018-1-1 19:35:20

chenwenxinlong 发表于 2018-1-1 16:08
大神你好，我想请教个问题，我想用外接单片机和mpu6050输出pwm信号控制三轴云台，程序上我用的欧拉角来当作 ...

不太清楚你说啥，你是要控制成品云台还是啥

chenwenxinlong · 发表于 2018-1-1 20:25:45

是的我想控制BGC的三轴云台

chenwenxinlong · 发表于 2018-1-1 20:28:13

我想用mpu6050来进行体感控制云台，现在用6050的欧拉角当pwm的占空比输出，可是我想知道怎样结合起来

circle_head · 发表于 2018-1-1 20:34:14

看着效果很好，感谢分享

kmbruce · 发表于 2018-1-5 17:07:52

ljh407055315 发表于 2017-12-20 09:56
这个里面就是有个解耦操作呀，你倒下去的时候roll轴就变成了yaw轴，竖起来的时候roll又变成了原来的roll ...

这里切换已经做了的，是角度在运动过程中不准导致的

ywlzh · 发表于 2018-1-5 17:27:14

这个厉害

hducollins · 发表于 2018-1-8 17:48:28

outman1992 发表于 2017-9-21 09:30
是的，云台就是和平衡小车程序差不多，多了些解耦的操作而已，你也可以把平衡小车的模糊控制加进去，效果 ...

请教下你的电机FOC控制是位置+速度+电流三级PID串联吗？是不是P+PI+PI的串联方式？
另外速度反馈是来自于陀螺仪还是编码器。

outman1992 · 发表于 2018-1-11 18:57:43

hducollins 发表于 2018-1-8 17:48
请教下你的电机FOC控制是位置+速度+电流三级PID串联吗？是不是P+PI+PI的串联方式？
另外速度反馈是来自 ...

没有电流反馈，就编码器闭环的

outman1992 · 发表于 2018-1-11 18:59:03

chenwenxinlong 发表于 2018-1-1 20:28
我想用mpu6050来进行体感控制云台，现在用6050的欧拉角当pwm的占空比输出，可是我想知道怎样结合起来 ...

可以控制，BGC应该是PPM控制的吧

hducollins · 发表于 2018-1-15 13:41:44

outman1992 发表于 2018-1-11 18:57
没有电流反馈，就编码器闭环的

这样的话，对于电机来说你是给定了一个固定大小的电流？
速度反馈信号来自于哪里呢？

outman1992 · 发表于 2018-1-18 12:24:48

hducollins 发表于 2018-1-15 13:41
这样的话，对于电机来说你是给定了一个固定大小的电流？
速度反馈信号来自于哪里呢？ ...

这东西没你想的那么复杂，就是闭环角速度，输出给电机力矩或者转速都可以，因为闭环周期快，小范围基本是线性的

jimgx · 发表于 2018-2-7 19:21:06

ljh407055315 发表于 2017-12-20 09:56
这个里面就是有个解耦操作呀，你倒下去的时候roll轴就变成了yaw轴，竖起来的时候roll又变成了原来的roll ...

你好，解耦这块还是不太理解，请问有相关的书或资料介绍下吗

HELO · 发表于 2018-6-28 21:59:08

厉害，楼主做的完成度很高呀

aisledianzi · 发表于 2019-1-4 09:34:52

佩服楼主专业

Pao_fu · 发表于 2019-5-17 17:09:07

看着真心不错，都快能出成品了

outman1992 · 发表于 2020-4-16 20:30:31

jimgx 发表于 2018-2-7 19:21
你好，解耦这块还是不太理解，请问有相关的书或资料介绍下吗

就是SIN和cos的一个投影啥的就行了，坐标系转下

QL攻城狮 · 发表于 2021-2-5 15:52:19

楼主，有没有具体的外壳型号啊

FFEEQIQI · 发表于 2021-5-5 16:08:21

支持，学习

NFYG2022 · 发表于 2023-5-25 14:11:57

请问用的是什么IMU芯片？现在6050好贵啊

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