随着无人机技术的快速发展,与航拍相关的增稳云台技术也成为了发展的热点之一,云台可以被广泛用于军事、探测、生产以及日常的拍摄中。由于云台系统工作环境复杂,工作状况变化较多,在实现和应用上有一定难度,因此研究一种稳定、可靠、低成本的稳定云台系统具有很高的应用价值和市场价值,同时作为控制系统,云台系统的研究也具有很高的学术价值。本文以手持增稳云台系统的实现方法为研究重点,分析了云台的工作原理并针对云台设计过程中的几个重要问题进行了研究与讨论,提出了较为完整的手持稳定云台系统实现方案。本文首先介绍了云台的结构和工作原理,重点讨论了云台的姿态解算技术,分析了微机电(MEMS)传感器的误差特性,然后结合惯导知识选定了四元数作为状态更新方法,之后对三轴手持增稳云台的耦合及解耦问题进行了分析与解决。然后对云台系统的信息融合问题进行了讨论,介绍了使用广泛的卡尔曼滤波融合算法,并提出了更为简单容易实现的融合方法——通过将模型参考自适应思想应用于信息融合得到较为准确的姿态角度。之后对信息问题中的云台漂移问题及补偿方法进行了研究。进而,基于云台系统对稳定性和抗扰动性的要求,将韩京清研究员提出的自抗扰控制方法应用在云台控制中,利用扩张状态观测器估计出系统扰动并加以补偿,利用软件仿真和实验验证了所设计云台的稳定性和可靠性。最后利用已有条件,基于DSP进行了云台样机的软硬件设计,并通过功能测试和性能测试验证了本文提出的手持增稳云台设计方法的合理性与可行性。