云台由于能搭载各种仪器设备,有扩展和延伸仪器设备工作空间、补偿运行过程中的各种扰动对于仪器设备影响的功用,而广泛应用在诸多领域和场合。本文研究的内容是具有高速响应能力并兼具动态稳定性能的自适应稳姿步进云台,设计并实现了一套完整的二自由度步进云台控制系统,主要工作如下:(1)该云台控制系统在硬件上由环架机械结构、两相混合式步进电机和细分驱动器、姿态传感器MPU6050、主控制器为S3C2440的开发板MINI2440组成。软件上,搭建arm-linux交叉编译环境,在MINI2440上构建嵌入式Linux操作系统,并在此基础上实现云台控制软件和电机驱动程序。(2)建立了适用于该云台的坐标系,同时推导了获取较为稳定、准确的姿态信息时涉及的相关方法,并由主控制器以I2C接口与MPU6050通信采集原始数据进行相关计算,以验证该方法可行性。(3)由两相混合式步进电机的电压平衡方程和运动平衡方程推导出其数学模型。为了满足步进电机对广频率范围的要求,提出一种频变频脉冲调制技术,具有不受占空比、不受频率限制的优势;实现了电机驱动程序,探索了 Linux调用该驱动程序并产生脉冲信号的过程。比较了三种控制曲线所描述的控制过程的优劣,剖析了电机在采用曲线控制过程的前提下实际控制时的脉冲情况,就控制过程中可能面临的干扰提出应对措施。(4)对变论域模糊自适应PID控制算法进行了深入的研究,且详细的阐述了各个组分的功能、原理及实现方式;以Matlab/Simulink工具进行仿真实验,对其伸缩因子展开研究,并对比了变论域模糊自适应PID控制算法与传统PID控制算法优劣。在上述研究基础上,设计了三种云台控制策略,细述了算法与控制过程的关联、涉及到的控制参数及其确定方法,最后进行了系统集成测试。测试结果表明,本文实现的步进云台达到了高速响应的要求,运行过程较为平滑稳定,具有姿态自适应能力,且定位精度较好。