云台是一种用于安装、固定摄像头的支撑设备，传统云台主要应用于大型场所的安防监控，具有结构复杂、体积大、调速范围小等特点，而真正适合小场所的云台并不多。国外云台价格较高，国内没有得到广泛的应用。因此，研制体积小、定位准确、结构简单、价格低廉的云台有很大的社会意义。本文主要分析和研究了一种基于ARM的控制驱动一体化二自由度云台。主要工作如下：根据功能要求，确定了云台设计的主要技术指标；通过分析比较，确定了二自由度云台的结构形式，提出了采用直流伺服电机驱动、增量式光电编码器和基于ARM的控制驱动一体化总体方案来实现。采用D-H法对二自由度云台进行了正运动学位置分析，采用几何法进行了逆运动学求解，采用蒙特卡洛方法对云台工作空间进行了分析，并对杆长参数进行了优化设计。针对直流电机调速系统具有一定非线性的特点，本文采用具有惯性特性的时变修正函数α (δ, γ)，设计了一种带时变修正权函数FUZZY-PID控制算法。该算法综合了模糊控制算法、PID控制算法和智能权函数各自的优点，无需确定模糊变量的隶属函数和控制规则表，并且控制系统的运算量小，相当于常规的PID控制算法，但性能优于积分分离的PI控制算法及带智能权函数的常规模糊控制算法。研制了基于ARM的控制驱动一体化二自由度云台控制系统。硬件电路包括电源、驱动电路、接口电路、传感器检测电路以及通信电路等部分。利用ARM控制驱动一体化硬件平台，在分析模拟退火算法原理的基础上，本文提出一种改进的模拟退火算法。以系统的性能作为寻优指标，采用模拟退火-黄金分割算法对本文所设计的带时变修正权函数FUZZY-PID控制器的参数进行优化设计。实验结果表明，拟设计的算法控制精度高、稳定性好更适合机器人二自由度云台控制的要求。