基于STM32的三轴云台控制系统设计与调试

"基于STM32三轴云台控制系统的设计" 本文详细探讨了基于STM32单片机的三轴云台控制系统的开发与调试过程，着重于提高云台角度变换的精度。STM32（STM32F103ZET6型号）作为主控芯片，通过I2C接口与MPU6050三轴陀螺仪连接，用于获取云台的横滚角（Roll）、俯仰角（Pitch）和偏向角（Yaw）信息。MPU6050是一款集成了三轴加速度计和三轴陀螺仪的传感器，能够实时监测云台的姿态变化。 系统设计中，上位机通过UART串口向STM32发送设定的角度值，STM32将这些值与MPU6050采集到的角度数据进行比较，计算出角度偏差。接着，系统应用增量型PID（比例-积分-微分）控制算法，根据偏差值输出相应的控制信号，驱动28BYJ-48型步进电机进行精确旋转。步进电机采用四相八拍的工作模式，确保角度变换的平稳性和准确性。 在调试阶段，对Roll、Pitch和Yaw三个方向的步进电机进行了正反转测试。通过设定云台姿态为0°（水平位置），调整PID参数（Kp=1.1，Ki=1.5，Kd=0.8），当检测到的实际角度小于设定值时，步进电机正转；反之，反转。表1和表2展示了步进电机在不同测试条件下的正转和反转状态，验证了控制策略的有效性。 实际测试结果显示，系统能够实现步进电机的精确定位，提高了云台控制的精度。这表明基于STM32的三轴云台控制系统在应对角度控制要求高的应用场景中具有显著优势。该设计适用于无人机、安防监控、智能设备等领域，能有效提升设备的稳定性和定位性能。 关键词：STM32，MPU6050，步进电机，云台控制，增量型PID 中图分类号：TP368 文献标识码：A 国家标准学科分类代码：510.8040