[實用新型]一種基于位置環控制的電動舵機系統

有效

• 申請號: 201320881389.6
• 申請日: 2013-12-27
• 公開（公告）號: CN203786565U
• 公開（公告）日: 2014-08-20
• 發明（設計）人: 黃朝麗;李龍;張小凱
• 申請（專利權）人: 陜西航天導航設備有限公司
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10
• 代理公司: 寶雞市新發明專利事務所 61106
• 代理人: 席樹文

技術領域

本實用新型涉及一種舵機系統，特別是涉及一種電動舵機控制系統。?

背景技術

舵機控制系統作為彈上執行機構，其性能的好壞直接影響到整彈控制系統的控制品質。?

傳統的導彈舵機，一般采用模擬式、液壓或氣壓伺服系統，但其結構復雜，加工精度高，質量大，成本高，技術難度大。?

隨著數字信號處理技術的迅猛發展，DSP、ARM及CPLD等應用于電動舵機控制系統，它可直接產生高精度PWM信號控制電機，具有強大的數據處理能力，有效抑制了轉矩紋波，減小了電機振動、延長了電機壽命，同時可以根據系統特性實時調整動態參數，能夠克服傳統導彈舵機面臨的技術困難，現已廣泛應用于防空武器、導彈及軍艦上。?

發明內容

本實用新型目的是提供一種基于位置環控制的電動舵機系統,以克服現有傳統導彈舵機面臨的技術困難。?

一種基于位置環控制的電動舵機系統,包括：電源電路、DSP控制電路、光電隔離電路、驅動電路、伺服電機、減速器、反饋單元和?執行機構；電源電路選用雙路帶隔離輸出的DC/DC變換器，將驅動部分和控制部分電源完全隔離，在DC/DC輸入前端加EMI電源濾波器以衰減電源線上的干擾，在電源的進入端加TVS管以有效防止瞬時過壓脈沖；DSP控制電路選用TMS320F2812作為主控單元，片內具有兩個增強的事件管理器模塊EVA及EVB，每個事件管理模塊包括通用定時器、全比較/PWM單元、捕獲單元，利用定時器和比較單元產生一定頻率及占空比的PWM信號，片內16通道12位高速A/D采集模塊用于舵控信號及舵偏角反饋信號的采集及處理；光電隔離電路選用電磁隔離芯片AD1200BR；驅動電路選用驅動芯片IR2108直接驅動場效應管，其內部采用自舉技術設計出懸浮電源。?

為了提高系統的運行精度、提升系統穩定性、增強系統的抗干擾能力、節約成本，本實用新型提供了一種基于位置環控制的電動舵機系統，其以DSP作為核心控制器，采用C語言編程實現模糊PID控制算法，實現對電動舵機位置環的數字化控制。?

本實用新型電動舵機從彈上飛行控制器接受舵控信號操作舵面轉動，使導彈按照預期彈道攻擊目標。其主要功能包括：?

a)舵機系統上電，接受飛行控制器舵控信號；?

b)采集舵機執行機構反饋單元電位計電壓(舵偏信號)，計算舵面實際舵偏角度；?

c)計算舵控信號與舵偏信號誤差，并進行處理及綜合放大后驅動舵機執行機構跟隨舵控信號。?

舵機控制系統硬件部分包括電源電路、DSP2812核心控制器電路、光電隔離電路、驅動電路的設計。軟件部分采用C語言和匯編語言混合編程實現，舵機控制系統軟件設計包括以下四個部分：?

(1)對舵控信號和舵偏角反饋信號進行采集；?

(2)對采集的信號進行數字濾波；?

(3)誤差計算和控制算法的實現；?

(4)PWM信號占空比計算。?

本實用新型的有益效果是采用數字式舵機代替了模擬式舵機大部分模擬器件，減少了元器件的種類和數量，簡化了電路設計，提高了系統可靠性；用程序實現系統中控制部分的頻率、死區、放大倍數、校正環節等重要參數，便于調整和參數優化；采用數字信號代替模擬信號，克服了模擬器件固有的參數分散、溫度漂移大等缺點，提高了抗干擾能力，系統響應速度快，成本低，易于實現。?

附圖說明

圖1是電動舵機系統組成框圖；?

圖2是系統總體方案設計框圖；?

圖3是電源電路原理圖；?

圖4是光電隔離及單橋臂驅動輸出電路原理圖?

圖5是系統程序任務框圖；?

圖6是系統定時中斷子程序流程圖；?

圖7是舵機跟隨±20°方波信號的響應曲線；?

圖8是舵機跟隨峰值3°，頻率3Hz正弦信號的響應曲線。?

具體實施方式：

舵機系統由控制電路、驅動電路、伺服電機、減速傳動機構和反饋單元五大部分組成，見附圖1。?