[實(shí)用新型]一種舵機(jī)控制器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201320007617.7
• 申請(qǐng)日: 2013-01-08
• 公開（公告）號(hào): CN203094429U
• 公開（公告）日: 2013-07-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周俊;楊邦清;向偉;蔡庸軍;劉方兵;李光陽
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國船舶重工集團(tuán)公司第七一○研究所
• 主分類號(hào): B63H25/24
• 分類號(hào): B63H25/24
• 代理公司: 北京理工大學(xué)專利中心 11120
• 代理人: 楊志兵;李愛英

本實(shí)用新型涉及一種舵機(jī)控制器，特別涉及一種能同時(shí)獨(dú)立控制兩個(gè)舵機(jī)的舵機(jī)控制器,屬于無刷直流電機(jī)位置控制技術(shù)領(lǐng)域。

目前，在舵機(jī)控制系統(tǒng)中，大多是一個(gè)舵機(jī)控制器控制一個(gè)舵機(jī)。在實(shí)際應(yīng)用中，一個(gè)系統(tǒng)通常需要用到兩個(gè)甚至多個(gè)舵機(jī)，以滿足二維或多維運(yùn)動(dòng)控制的需求。在此類系統(tǒng)中用到的傳統(tǒng)舵機(jī)控制器數(shù)量越多，系統(tǒng)體積就越大，占用空間也就越大，而且浪費(fèi)資源。

為了克服現(xiàn)有的舵機(jī)控制器只能控制一個(gè)舵機(jī)，在用到多個(gè)獨(dú)立舵機(jī)的系統(tǒng)中需要使用多個(gè)舵機(jī)控制器，占用空間大并浪費(fèi)資源的問題，本實(shí)用新型提供一種能同時(shí)獨(dú)立控制兩個(gè)舵機(jī)，實(shí)用、緊湊的舵機(jī)控制器。

為解決上述問題，本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下：

一種舵機(jī)控制器，包括：電源模塊、控制模塊和電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，以及外圍設(shè)備上位機(jī)和舵機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)；所述舵機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)上安裝有位置傳感器；

其中，電源模塊分別與控制模塊和電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊連接，控制模塊與電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊連接，電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊與舵機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)連接；上位機(jī)與控制模塊連接；

其中，電源模塊的作用為，將輸入的直流電壓隔離并轉(zhuǎn)換為各模塊所需的電壓值，為驅(qū)動(dòng)模塊和電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊提供直流電源；

控制模塊的作用為，實(shí)現(xiàn)對(duì)舵腳位置的閉環(huán)控制，并將控制信號(hào)輸出給電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊；

電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的作用為，將電源模塊提供的直流電源轉(zhuǎn)變?yōu)殡姍C(jī)需要的三相電源；對(duì)電機(jī)進(jìn)行保護(hù)，并控制舵機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作狀態(tài)；所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊內(nèi)置H橋電路；

上位機(jī)的作用為，發(fā)出舵機(jī)控制指令，限定舵機(jī)的目標(biāo)位置，并接受舵機(jī)控制器反饋的位置信息；

舵機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的作用為，接受舵機(jī)控制器的指令，驅(qū)動(dòng)舵機(jī)運(yùn)動(dòng)；

所述控制模塊，包括：信號(hào)調(diào)理模塊、AD轉(zhuǎn)換模塊、DA轉(zhuǎn)換模塊、控制算法處理模塊、通信模塊、保護(hù)模塊；

其中，信號(hào)調(diào)理模塊與AD轉(zhuǎn)換模塊連接，DA轉(zhuǎn)換模塊與保護(hù)模塊連接；AD轉(zhuǎn)換模塊、通信模塊、DA轉(zhuǎn)換模塊、保護(hù)模塊分別與控制算法處理模塊連接；信號(hào)調(diào)理模塊與舵機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)上的位置傳感器連接；電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊分別與控制算法處理模塊和保護(hù)模塊連接；通信模塊與上位機(jī)連接；

其中，信號(hào)調(diào)理模塊的作用為，將位置傳感器輸入的位置信號(hào)經(jīng)過轉(zhuǎn)換，輸出給AD轉(zhuǎn)換模塊；

AD轉(zhuǎn)換模塊的作用為，將信號(hào)調(diào)理模塊輸出的模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并將數(shù)字信號(hào)輸出到控制算法處理模塊；

AD轉(zhuǎn)換模塊的作用為，將信號(hào)調(diào)理模塊輸出的模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并將數(shù)字信號(hào)輸出到控制算法處理模塊；

DA轉(zhuǎn)換模塊的作用為，將控制算法處理模塊輸出的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬電壓信號(hào)，并將模擬電壓信號(hào)輸出給保護(hù)模塊；

保護(hù)模塊的作用為，對(duì)從控制算法處理模塊得到的電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的輸入電壓和輸出電流信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，并與電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的輸入電壓和輸出電流閾值比較，并將得到的欠壓、過壓和過流保護(hù)信號(hào)輸出給控制算法處理模塊；

通信模塊的作用為，實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與控制算法處理模塊之間的控制指令和反饋信息的雙向傳輸；

控制算法處理模塊的作用為，一方面接收上位機(jī)的控制指令，通過舵機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)上的位置傳感器檢測(cè)當(dāng)前舵角位置并與目標(biāo)位置進(jìn)行比較，若未達(dá)到目標(biāo)位置，則通過指令控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊使電機(jī)繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，直至在誤差允許范圍內(nèi)到達(dá)目標(biāo)舵角位置，并向上位機(jī)反饋?zhàn)罱K舵角，以形成對(duì)舵角位置的閉環(huán)控制。另一方面是為保護(hù)模塊設(shè)定欠壓、過壓和過流保護(hù)的閾值，檢測(cè)保護(hù)模塊輸出的欠壓、過壓和過流保護(hù)信號(hào)；當(dāng)出現(xiàn)欠壓、過壓或過流故障時(shí)，通過指令關(guān)斷電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的輸出，實(shí)現(xiàn)對(duì)舵機(jī)控制器的保護(hù)；

進(jìn)一步地，當(dāng)所用電機(jī)為無刷直流電機(jī)時(shí)，所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的作用為，接收控制算法處理模塊的控制指令，產(chǎn)生滿足指令要求的PWM波形，經(jīng)自舉升壓電路和功率放大電路驅(qū)動(dòng)內(nèi)置的H橋電路，將電源模塊提供給電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊用于電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的直流電源逆變?yōu)闊o刷直流電機(jī)所需的三相電源；

所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、信號(hào)調(diào)理模塊、AD轉(zhuǎn)換模塊、DA轉(zhuǎn)換模塊和保護(hù)模塊均包含兩個(gè)通道，可分別驅(qū)動(dòng)兩個(gè)獨(dú)立的舵機(jī)。

一種舵機(jī)控制方法，該方法采用本實(shí)用新型所述舵機(jī)控制器，具體步驟如下：

步驟一、給電源模塊上電，將輸入的直流電壓轉(zhuǎn)換為各模塊需要的電壓值，為控制模塊和電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊提供直流電源；

步驟二、通過控制算法處理模塊對(duì)AD轉(zhuǎn)換模塊、通信模塊、DA轉(zhuǎn)換模塊、保護(hù)模塊進(jìn)行初始化；控制算法處理模塊對(duì)DA轉(zhuǎn)換模塊給定數(shù)字電壓電流閾值，通過DA轉(zhuǎn)換模塊將數(shù)字電壓電流閾值轉(zhuǎn)換為模擬的電壓電流閾值后，輸出到保護(hù)模塊；