[發明專利]一種雙余度舵機系統和控制方法

無效

• 申請號: 201210176371.6
• 申請日: 2012-05-31
• 公開（公告）號: CN102700706A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發明（設計）人: 林輝;戴志勇;馬冬麒;齊蓉;李兵強
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: B64C13/50
• 分類號: B64C13/50
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 顧潮琪

1.一種雙余度舵機系統，包括冗余驅動控制器、雙余度無刷直流電機和舵面，其特征在于：冗余驅動控制器接收舵面位置給定信號，驅動雙余度無刷直流電機工作，使舵面轉過的角度跟隨舵面位置給定信號；其中，冗余驅動控制器包括舵面位置反饋調理單元、舵面位置給定接收單元、DSP單元、CPLD單元、隔離電路單元、功率驅動單元、電流采集單元、過流保護輔助單元和電源系統單元，舵面位置給定接收單元將舵面位置給定信號輸入DSP單元，舵面位置反饋調理單元將雙余度位置傳感器測得的兩路舵面位置反饋信號輸入DSP單元，DSP單元分別控制雙余度無刷直流電機兩個繞組的占空比信號，CPLD單元將占空比信號和雙余度無刷直流電機的兩套霍爾信號進行邏輯運算，分別輸出控制雙余度無刷直流電機的兩個繞組運轉的調制換向信號，經隔離電路單元和功率驅動單元，控制雙余度無刷直流電機運行，在功率驅動單元采集雙余度無刷直流電機的母線電流，經過流保護輔助單元，將母線電流與預先設定的過流閾值相比較，若母線電流大于預先設定的過流閾值，則過流信號為低，若母線電流小于等于預先設定的過流閾值，則過流信號為高，將過流信號送入DSP單元中，當電機出現過流故障時，DSP單元檢測過流信號為低，則關斷占空比信號，從而排除過流故障，電流采集單元采集功率驅動單元上雙余度無刷直流電機繞組的母線電流和相電流，并將母線電流和相電流濾波后輸入DSP單元，電源系統單元接收兩個控制電源，經二極管將兩個電源并聯在一起，向舵面位置反饋調理單元、舵面位置給定接收單元、DSP單元、CPLD單元、隔離電路單元、功率驅動單元、電流采集單元、過流保護輔助單元供電，電源系統單元接收兩個驅動電源，給功率驅動單元供電。

2.根據權利要求1所述的雙余度舵機系統，其特征在于：所述的雙余度無刷直流電機的定子繞組為兩套在空間上電角度互差30°的Y型連接的繞組構成，兩套繞組電氣上彼此隔離、空間上磁場耦合，彼此互為余度，雙余度無刷直流電機共用一個永磁體轉子；雙余度無刷直流電機的每套繞組有各自獨立的霍爾傳感器，兩套霍爾傳感器互為余度。

3.一種權利要求1所述雙余度舵機系統的控制方法，其特征在于包括下述步驟：

第一步：采集兩路舵面位置反饋信號，并進行AD轉化；

第二步：若兩路舵面位置反饋信號的差值小于預先設定的誤差閾值，則進入第四步，否則進入第三步；

第三步：若一路舵面位置反饋信號大于位置傳感器的量程最大值，或小于其量程最小值，則診斷該路位置傳感器故障，將另一路位置傳感器的舵面位置反饋信號賦值給位置反饋，進入第五步，否則進入第四步；

第四步：位置反饋等于兩路舵面位置反饋信號之和除以二；

第五步：采集雙余度霍爾傳感器信號，若一路霍爾傳感器信號為000或111，則診斷該路霍爾傳感器故障，否則進入第六步；

第六步：采集各余度繞組母線電流和相電流；

第七步：若一路繞組母線電流大于預先設定的短路閾值，則開始短路計時，若短路計時大于預先設定的短路上限閾值，則診斷該路繞組為短路故障，進入第十步；若一路繞組母線電流大于電機最小工作電流，且小于預先設定的標準0位電流下限，則開始斷路計時，若斷路計時大于預先設定的斷路上限閾值，則診斷該路繞組為斷路故障，進入第十步；否則進入第八步；

第八步：采集舵面位置給定信號，并進行AD轉化；

第九步：若位置環計數器的值大于位置環周期閾值，則將位置環計數器清零，根據舵面位置給定和舵面位置反饋進行位置環PID計算，然后將位置環計數器的值加1；否則直接將位置環計數器的值加1；

第十步：若一路繞組短路故障或斷路故障或對應的該路霍爾傳感器故障，則將該路占空比置為0，將另一路電流環給定作為位置環輸出，反饋為母線電流，進行電流環PID運算，得到的電流環PID輸出傳給DSP，產生占空比信號，返回第一步，否則進入第十一步；

第十一步：兩路電流環給定分別為位置環輸出的一半，反饋為各自的母線電流，經過各自的電流環PID運算，運算結果輸入DSP，分別產生各自的占空比信號，返回第一步。