[发明专利]一种超声电机舵伺服系统及其控制方法

权利要求书

1.一种超声电机舵伺服系统，其特征在于，包括控制器(1)、驱动器(2)、超声电机伺服机构(3)、控制信号接口(4)、比较器(5)和孤极反馈电路(6)；

所述控制器(1)的第一输入端与所述控制信号接口(4)连接，所述控制器(1)的第二输入端与所述比较器(5)的输出端连接，所述控制器(1)的第三输入端与所述超声电机伺服机构(3)的第一输出端连接；

所述驱动器(2)的输入端连接至所述控制器(1)的输出端；

所述超声电机伺服机构(3)的输入端与所述驱动器(2)的输出端连接；

所述孤极反馈电路(6)的输入端与所述超声电机伺服机构(3)的第二输出端连接，所述孤极反馈电路(6)的输出端与所述比较器(5)的输入端连接。

2.如权利要求1所述的超声电机舵伺服系统，其特征在于，所述驱动器包括依次连接的驱动电路和变压器。

3.如权利要求1或2所述的超声电机舵伺服系统，其特征在于，所述孤极反馈电路(6)包括比较单元U1A、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、第一可调电阻R11、第二可调电阻R12、电容C4、电容C6、数字控制模拟开关U2和二极管D1；

所述第一可调电阻R11的一端通过所述电容C4与所述超声电机伺服机构(3)的第二输出端连接，第一可调电阻R11的另一端通过电阻R4接地；

所述二极管D1的阳极连接至所述第一可调电阻R11的可调端，所述二极管D1的阴极通过依次串联连接的电阻R2和电阻R1连接至+15V电源；

所述电阻R3连接在所述二极管D1的阴极与地之间，所述电容C6与所述电阻R3并联连接；

所述数字控制模拟开关U2的第二比较输入端Z1通过依次串联连接的电阻R5、第二可调电阻R12和电阻R6连接至所述数字控制模拟开关U2的第一比较输入端Z0；

所述第二可调电阻R12的可调端连接至所述比较单元U1A的正相输入端，所述比较单元U1A的正相输入端还与所述电阻R1和电阻R2的串联连接端连接；所述比较单元U1A的反相输入端与其输出端连接；所述比较单元U1A的输出端与所述比较器的输入端连接。

4.如权利要求1所述的超声电机舵伺服系统，其特征在于，所述超声电机伺服机构(3)包括：超声电机、两级齿轮减速机构和信号反馈单元；

所述超声电机用于提供初始动力及转速；所述两级齿轮减速机构用于放大力矩并降低转速；所述信号反馈单元用于反馈输出轴位置信号。

5.一种超声电机舵伺服系统的控制方法，其特征在于，包括下述步骤：

(1)通过CAN通讯接口接收位置参考值、位置反馈信号和速度反馈信号并对其进行比例积分运算处理获得误差控制量；

(2)判断所述误差控制量是否为正，若是，则进入步骤(3)；若否则进入步骤(4)；

(3)输出第一PWM控制信号并控制A相驱动信号比B相驱动信号的相位超前90°；

(4)输出第二PWM控制信号并控制A相驱动信号比B相驱动信号的相位滞后90°；

(5)根据所述位置参考值判断是否到达当前位置，若是则关闭PWM控制信号；若否则返回至步骤(1)重新计算误差控制量。

6.如权利要求5所述的控制方法，其特征在于，在步骤(1)中根据公式u(k)=Kpe(k)+KiΣi=0ke(i)+Kd(speedref-speedact)]]>进行比例积分运算处理；u(k)为误差控制量，K_p为比例系数；K_d为速度误差系数；e(k)为位置参考与位置反馈的误差，speedref为速度参考值，speedact为实际速度反馈值，为误差积分环节。