一種超聲電機舵伺服系統及其控制方法
2023-05-11 19:40:31
一種超聲電機舵伺服系統及其控制方法
【專利摘要】本發明公開了一種超聲電機舵伺服系統及其控制方法；超聲電機舵伺服系統包括控制器、驅動器、超聲電機伺服機構、控制信號接口、比較器和孤極反饋電路；所述控制器的第一輸入端與所述控制信號接口連接，所述控制器的第二輸入端與所述比較器的輸出端連接，所述控制器的第三輸入端與所述超聲電機伺服機構的第一輸出端連接；所述驅動器的輸入端連接至所述控制器的輸出端；所述超聲電機伺服機構的輸入端與所述驅動器的輸出端連接；所述孤極反饋電路的輸入端與所述超聲電機伺服機構的第二輸出端連接，所述孤極反饋電路的輸出端與所述比較器的輸入端連接。本發明具有低速性能好，響應速度快，抗電磁幹擾強的特點。
【專利說明】一種超聲電機舵伺服系統及其控制方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於機電控制【技術領域】，更具體地，涉及ー種超聲電機舵伺服系統及其控制方法。
【背景技術】
[0002]近年來，隨著微電子技木、電カ電子技術、計算機技木、現代控制技術、材料技術的快速發展以及機電製造エ藝水平的逐步提高，伺服技術已迎來了新的發展階段，新的舵伺服系統對精確性和穩定性的要求也不斷提高。
[0003]目前的舵伺服系統多採用直流電機控制，其控制方法相對簡單且控制理論相對成熟，也有不錯的控制效果，但是在很多具有特殊應用要求的舵伺服領域，比如精確制導武器，微型舵系統等，這類電機往往會因為其低速性能差、抗電磁幹擾能力弱等固有缺點而無法滿足舵伺服系統的要求，直流電機舵伺服系統的固有缺陷很難得到有效解決。
【發明內容】
[0004]針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明的目的在於提供了ー種具有低速好、カ矩大、動態響應快以及斷電自鎖功能的超聲電機舵伺服系統及其控制方法。
[0005]本發明提供的超聲電機舵伺服系統，包括控制器、驅動器、超聲電機伺服機構、控制信號接ロ、比較器和孤極反饋電路；所述控制器的第一輸入端與所述控制信號接ロ連接，所述控制器的第二輸入端與所述比較器的輸出端連接，所述控制器的第三輸入端與所述超聲電機伺服機構的第一輸出端連接；所述驅動器的輸入端連接至所述控制器的輸出端；所述超聲電機伺服機構的輸入端與所述驅動器的輸出端連接；所述孤極反饋電路的輸入端與所述超聲電機伺服機構的第二輸出端連接，所述孤極反饋電路的輸出端與所述比較器的輸入端連接。
[0006]更進一歩地，驅動器包括依次連接的驅動電路和變壓器。
[0007]更進一歩地，所述孤極反饋電路包括比較單元U1A、電阻R1、電阻R2、電阻R3、電阻R4、電阻R5、電阻R6、第一可調電阻Rl1、第二可調電阻R12、電容C4、電容C6、數字控制模擬開關U2和ニ極管Dl ;所述第一可調電阻Rll的一端通過所述電容C4與所述超聲電機伺服機構的第二輸出端連接，第一可調電阻Rll的另一端通過電阻R4接地；所述ニ極管Dl的陽極連接至所述第一可調電阻Rll的可調端，所述ニ極管Dl的陰極通過依次串聯連接的電阻R2和電阻Rl連接至+15V電源；所述電阻R3連接在所述ニ極管Dl的陰極與地之間，所述電容C6與所述電阻R3並聯連接；所述數字控制模擬開關U2的第二比較輸入端Zl通過依次串聯連接的電阻R5、第二可調電阻R12和電阻R6連接至所述數字控制模擬開關U2的第一比較輸入端ZO ;所述第二可調電阻R12的可調端連接至所述比較単元UlA的正相輸入端，所述比較単元UlA的正相輸入端還與所述電阻Rl和電阻R2的串聯連接端連接；所述比較單元UlA的反相輸入端與其輸出端連接；所述比較単元UlA的輸出端與所述比較器的輸入端連接。[0008]更進一歩地，所述超聲電機伺服機構包括:超聲電機、兩級齒輪減速機構和信號反饋單元；所述超聲電機用於提供初始動カ及轉速；所述兩級齒輪減速機構用於放大力矩並降低轉速；所述信號反饋單元用於反饋輸出軸位置信號。
[0009]本發明還提供了一種超聲電機舵伺服系統的控制方法，包括下述步驟:
[0010](I)通過CAN通訊接ロ接收位置參考值、位置反饋信號和速度反饋信號並對其進行比例積分運算處理獲得誤差控制量；
[0011](2)判斷所述誤差控制量是否為正，若是，則進入步驟(3);若否則進入步驟(4)；
[0012](3)輸出第一 PWM控制信號並控制驅動器輸出的用於驅動超聲電機伺服機構的A相驅動信號超前B相驅動信號相位90° ;
[0013](4)輸出第二 PWM控制信號並控制驅動器輸出的用於驅動超聲電機伺服機構的A相驅動信號滯後B相驅動信號相位90° ;
[0014](5)根據所述位置參考值判斷是否到達當前位置，若是則關閉PWM控制信號；若否則返回至步驟(1)重新計算誤差控制量。其中當誤差控制量為0吋，則到達當前位置。
[0015]更進一歩地，在步驟(1)中根據公式
【權利要求】
1.一種超聲電機舵伺服系統，其特徵在於，包括控制器(I)、驅動器(2)、超聲電機伺服機構(3)、控制信號接ロ(4)、比較器(5)和孤極反饋電路(6)； 所述控制器⑴的第一輸入端與所述控制信號接ロ⑷連接，所述控制器⑴的第二輸入端與所述比較器(5)的輸出端連接，所述控制器(I)的第三輸入端與所述超聲電機伺服機構(3)的第一輸出端連接； 所述驅動器(2)的輸入端連接至所述控制器(I)的輸出端； 所述超聲電機伺服機構(3)的輸入端與所述驅動器(2)的輸出端連接； 所述孤極反饋電路(6)的輸入端與所述超聲電機伺服機構(3)的第二輸出端連接，所述孤極反饋電路出)的輸出端與所述比較器(5)的輸入端連接。
2.如權利要求1所述的超聲電機舵伺服系統，其特徵在於，所述驅動器包括依次連接的驅動電路和變壓器。
3.如權利要求1或2所述的超聲電機舵伺服系統，其特徵在於，所述孤極反饋電路(6)包括比較單元U1A、電阻R1、電阻R2、電阻R3、電阻R4、電阻R5、電阻R6、第一可調電阻R11、第二可調電阻R12、電容C4、電容C6、數字控制模擬開關U2和二極體Dl ； 所述第一可調電阻Rll的一端通過所述電容C4與所述超聲電機伺服機構(3)的第二輸出端連接，第一可調電阻Rll的另一端通過電阻R4接地； 所述二極體Dl的陽極連接至所述第一可調電阻Rll的可調端，所述二極體Dl的陰極通過依次串聯連接的電阻R2和電阻Rl連接至+15V電源； 所述電阻R3連接在所述二極體Dl的陰極與地之間，所述電容C6與所述電阻R3並聯連接； 所述數字控制模擬開關U2的第二比較輸入端Zl通過依次串聯連接的電阻R5、第二可調電阻R12和電阻R6連接至所述數字控制模擬開關U2的第一比較輸入端ZO ； 所述第二可調電阻R12的可調端連接至所述比較単元UlA的正相輸入端，所述比較單元UlA的正相輸入端還與所述電阻Rl和電阻R2的串聯連接端連接；所述比較単元UlA的反相輸入端與其輸出端連接；所述比較単元UlA的輸出端與所述比較器的輸入端連接。
4.如權利要求1所述的超聲電機舵伺服系統，其特徵在於，所述超聲電機伺服機構(3)包括:超聲電機、兩級齒輪減速機構和信號反饋單元； 所述超聲電機用於提供初始動カ及轉速；所述兩級齒輪減速機構用於放大力矩並降低轉速；所述信號反饋單元用於反饋輸出軸位置信號。
5.一種超聲電機舵伺服系統的控制方法，其特徵在於，包括下述步驟: (1)通過CAN通訊接ロ接收位置參考值、位置反饋信號和速度反饋信號並對其進行比例積分運算處理獲得誤差控制量； (2)判斷所述誤差控制量是否為正，若是，則進入步驟(3);若否則進入步驟(4)； (3)輸出第一PWM控制信號並控制A相驅動信號比B相驅動信號的相位超前90° ; (4)輸出第二PWM控制信號並控制A相驅動信號比B相驅動信號的相位滯後90° ; (5)根據所述位置參考值判斷是否到達當前位置，若是則關閉PWM控制信號；若否則返回至步驟(1)重新計算誤差控制量。
6.如權利要求5所述的控制方法，其特徵在於，在步驟⑴中根據公式
【文檔編號】H02P7/28GK103607149SQ201310617089
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年11月27日 優先權日:2013年11月27日
【發明者】李福瑞, 漆奮平, 胡振輝, 胡琪波, 劉佳, 李楊聲 申請人:湖北三江航天紅峰控制有限公司