无人机目前已广泛应用于航空遥感等高精度航拍领域中,但因为无人机姿态易受多种外界因素影响,会使得航拍质量下降。针对这个问题,提出用应用三轴增稳云台来提高无人机的航拍质量,本文针对多旋翼无人机三轴增稳云台的增稳控制方法进行了研究。论文详细分析了三轴云台的姿态描述和数学模型,提出了有效提高三轴云台稳定控制精度的控制算法。论文的主要内容:首先,对三轴增稳云台的姿态描述、运动学和动力学模型,以及电机模型进行了详细的阐述,并基于三轴增稳云台的结构,分析了框架间的姿态关系,对云台电机的动态特性进行了研究,为三轴增稳云台控制方法研究奠定了基础。然后,基于云台的数学模型设计了云台的控制系统结构,应用经典PID控制与LQR控制方法对其进行控制,并实现了仿真模拟;在比对两种传统云台控制方法的优缺点基础上,提出了ESO＿LQR复合控制方法并进行深入研究;提出应用扩张状态观测器(ESO)对云台框架转轴上的耦合干扰与外界干扰进行观测并进行补偿,应用基于双误差的LQR控制器跟踪目标的同时并对无人机机身干扰进行隔离,从而达到加强三轴增稳云台的增稳能力的目的。对无人机悬停和机动两种这飞行状态下的云台控制进行仿真结果表明,本文提出的控制方法控制精度较高,最高控制精度可达0.0177°;系统超调量小,适合目标突然切换的控制场合;对指令信号的跟踪能力强。在三个姿态角的控制上,ESO＿LQR复合控制方法的误差相较于传统云台控制方法都有了大幅度减小,证明该种控制方法在提高控制精度的同时,对三轴增稳云台的增稳性能方面有很大提高,表明本文研究的复合控制方法在三轴增稳云台控制的有效性。仿真验证结果表明本文研究的控制方法对不同工作环境下的三轴增稳云台有较好的效果,将为无人机遥感等工作提供有力的理论支持。