[實用新型]基于FPGA的高精度永磁無刷直流舵機控制器

有效

• 申請號: 201920794576.8
• 申請日: 2019-05-28
• 公開（公告）號: CN210442655U
• 公開（公告）日: 2020-05-01
• 發明（設計）人: 楊衛華;夏智中;紀堃;張兵;張輝;姜春
• 申請（專利權）人: 武漢環達電子科技有限公司
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 李丹

本實用新型涉及一種基于FPGA的高精度永磁無刷直流舵機控制器，包括：FPGA主控單元、功率驅動模塊、用于記錄舵機控制器狀態信息的數據記錄模塊、信號隔離模塊和控制電源；所述FPGA主控單元通過信號隔離模塊與功率驅動模塊相連，所述數據記錄模塊與FPGA主控單元相連，所述控制電源為用于控制器內部各個功能模塊提供電源的電源電路。本實用新型舵機控制器內部均采用模塊化設計，保證了系統的穩定性、可靠性、可維修性，縮短了裝備的研制周期，也降低了生產成本，具有非常高的性價比。

技術領域

本實用新型屬于船舶自動控制技術，特別是一種基于FPGA的高精度永磁無刷直流舵機控制器。

背景技術

航行體航行過程中的姿態由水平舵板和垂直舵板完成，航行體舵機控制器需要同時對航行水平和垂直方向的舵板進行控制。航行體內部安裝有自動駕駛控制裝置、目標探測裝置及動力推進裝置等，由于航行體內部空間狹小，各種電子設備互相干擾；同時航行體內部振動大、溫度高，工作環境比較惡劣，對舵機控制器等電子設備的體積、可靠性和抗干擾能力要求極高。

隨著各種先進武器的發展，未來也將會對舵機的各種性能的提出更高的要求,不僅需要減小其本身的體積與重量，增強其負載能力，最主要的還要提高其控制性能。目前，舵機主要分為液壓舵機、氣動舵機和電動舵機，電動舵機不僅可以提高伺服系統的性能，同時還可以降低系統的重量和維護費用，它正在逐步代替液壓和氣動舵機。

隨著直流電機技術的不斷發展，以及處理器性能不斷提高和晶體管的功率變大，電動舵機的各種性能都得到了極大的改善，這幾方面的優勢使得電動舵機在各類武器裝備的設計和研發中得到了廣泛的應用。例如德國和法國聯合研制的霍特反坦克導彈，美國“針刺”防空導彈，美國的復仇者近程低空防控導彈和防空壓制導彈(AD SM)，瑞典的RB5-70便攜式近程防空導彈，法國馬特拉激光制導炸彈，美國的戰斧巡航導彈，俄羅斯的“蛙蛇”R-77，美國研制的“長釘”導彈，在這些高端的制導武器中都有電動舵機伺服舵機系統的應用。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種基于FPGA的高精度永磁無刷直流舵機控制器。

本實用新型解決上述問題的技術方案為：一種基于FPGA的高精度永磁無刷直流舵機控制器，包括：FPGA主控單元、功率驅動模塊、用于記錄舵機控制器狀態信息的數據記錄模塊、信號隔離模塊和控制電源；

所述FPGA主控單元通過信號隔離模塊與功率驅動模塊相連，所述數據記錄模塊與FPGA主控單元相連，所述控制電源為用于控制器內部各個功能模塊提供電源的電源電路。

按上述方案，所述FPGA主控單元與功率驅動模塊相連，FPGA主控單元根據上位機發來的舵機目標位置指令和舵機當前的位置信號輸出相應的電平給功率驅動模塊。

按上述方案，所述FPGA主控單元包括用于位置信號編碼轉換的信號調理電路、AD轉換電路和用于舵機目標位置指令和舵機當前的位置數字信號比較的信號處理電路；所述信號調理電路與AD轉換電路連接，AD轉換電路與信號處理電路連接。

按上述方案，所述功率驅動模塊為驅動芯片加MOSFET電路，模塊內的MOSFET管根據FPGA主控單元的電平信號導通和關斷。

按上述方案，所述舵機控制器還包括濾波模塊，所述濾波模塊與功率驅動模塊連接。

按上述方案，所述濾波模塊為由電感和電容組成的星型濾波器，用于減少電機運行過程中的電壓和電流的高頻尖峰毛刺。

按上述方案，所述舵機控制器狀態信息包括控制器工作電壓、工作電流、電機的工作電壓和電流、電機位置、上位機指令和控制器上傳數據等信息。