[發明專利]一種直驅式高效低噪電動舵機及其控制系統和控制方法

在審

• 申請號: 202210093685.3
• 申請日: 2022-01-26
• 公開（公告）號: CN114715372A
• 公開（公告）日: 2022-07-08
• 發明（設計）人: 柏龍;陳浩;陳曉紅;孫園喜
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: B63H25/26
• 分類號: B63H25/26;B63G8/00;B63G8/20;B63C11/52;H02K7/10;H02K11/33;H02K11/21;H02P23/14
• 代理公司: 深圳泛航知識產權代理事務所(普通合伙) 44867
• 代理人: 鄧愛軍

1.一種直驅式高效低噪電動舵機，其特征在于：包括殼體、一體化行星滾柱絲杠驅動裝置、倒置曲柄滑塊機構和動力輸出軸；所述一體化行星滾柱絲杠驅動裝置的行星滾柱螺母作為倒置曲柄滑塊機構的滑塊，倒置曲柄滑塊機構的搖臂連接于動力輸出軸以驅動該動力輸出軸轉動；所述一體化行星滾柱絲杠驅動裝置包括定子、行星滾柱絲杠、驅動保護殼和行星滾柱螺母；所述定子固定安裝于驅動保護殼內；所述行星滾柱絲杠包括轉子段、過渡段和絲杠段；所述轉子段伸入驅動保護殼內與定子配合；所述絲杠段與行星滾柱螺母配合形成行星滾柱傳動。

2.根據權利要求1所述的直驅式高效低噪電動舵機，其特征在于：所述行星滾柱絲杠的轉子段通過軸承支承于驅動保護殼內，且轉子段的端面與軸承端面之間設有用于對轉子段進行軸向限位的墊片；所述倒置曲柄滑塊機構包括連桿和搖臂；所述連桿鉸接于行星滾柱螺母和搖臂之間；所述搖臂通過花鍵連接于動力輸出軸。

3.一種用于控制權利要求1-2任一項所述的電動舵機的控制系統，其特征在于，包括：

指令發送模塊，其用于發送電動舵機輸出軸指定的輸出角度位置信息；

控制器計算模塊，其用于根據電動舵機傳動系統確定出的數學模型，計算一體化行星滾柱絲杠驅動裝置所需的驅動量；

直驅電機控制器和直驅電機驅動器，所述直驅電機控制器用于接收所述控制器計算模塊發出的驅動量，并將電機驅動信號發送至直驅電機驅動器以控制一體化行星滾柱絲杠驅動裝置的轉子轉動；

誤差補償模塊，其用于當所述控制器計算模塊輸出驅動信息時，將編碼器返回的轉子角度信息與輸出軸角度信息同理論值進行比對，并對偏差進行補償；

角度傳感器，其用于檢測電動舵機輸出軸的旋轉角度值，并將該旋轉角度值與指令發送模塊發出位置信息相結合形成負反饋鏈。

4.一種采用權利要求3所述的控制系統的控制方法，其特征在于，包括以下步驟：s1.根據航行任務需求，指令發送模塊人為或自動發出電動舵機輸出軸希望達到的設定角度位置信息；

s2.控制器計算模塊接收指令發送模塊發送的指令，通過計算獲得一體化行星滾柱絲杠驅動裝置所需驅動信息；

s3.直驅電機控制器接收所述驅動信息，并向直驅電機驅動器發送控制指令，使直驅電機驅動器驅動一體化行星滾柱絲杠驅動裝置的轉子轉動，從而通過倒置曲柄滑塊機構帶動舵機輸出軸轉動；

s4.電機編碼器與輸出軸處的角度傳感器實時獲取電機旋轉角度與輸出軸實際轉動角度，并將所述電機旋轉角度與輸出軸實際轉動角度值共同輸入誤差補償模塊，再由誤差補償模塊輸出信息，與控制器計算模塊輸出信息共同作用，修正直驅電機控制器所接收到的驅動信息；

s5.將角度傳感器測量的輸出軸轉動角度信息與指令發送模塊發出位置信息相結合，形成負反饋鏈。