[实用新型]一种数字伺服控制舵系统

说明书

技术领域

本实用新型属于伺服控制领域，具体涉及一种数字伺服控制舵系统。

背景技术

舵系统是一种伺服控制系统，它将舵控制信号和舵反馈信号进行综合、放大，驱动电机带动传动机构运转，让舵跟随舵控信号偏摆。

从国家知识产权专利网查询，201120228509.3专利介绍了一种电动舵系统，控制电路为模拟电路，传动机构为谐波齿轮减速器，其特点在于体积小、功率大、工作温度范围宽，用于无人机；200810103492.1专利介绍了一种基于CAN总线的智能型电动舵机，采用PIC8F单片机实现运算和控制，由PCA82C250T实现CAN接口通讯功能，该舵机体积小、功耗低、高智能，用于飞机模型与人形机器人。

某飞行器用舵系统要求体积小、重量轻、动态特性好，舵控制、舵反馈相位误差小。上述201120228509.3专利所述舵系统因采用模拟控制技术，系统控制参数调试较为困难，使用中控制参数有一定的漂移；由于采用谐波减速器，系统阻尼较大，存在跟踪误差大的缺陷，不能满足高速、小相位误差的要求。200810103492.1专利因单片机PIC8F运行速度和A/D转换精度限制，输出转矩限制，不适用于该飞行器动态特性及高速要求。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种集成一体化数字伺服控制舵系统，该系统具有集成度高、控制算法灵活的显著特点，通过优化的传动机构设计、数字伺服控制舵系统具备体积小、重量轻、动态性能好、跟踪相位误差小的特点。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种数字伺服控制舵系统，包括控制机构、驱动机构和传动机构，其特征在于，

所述控制机构包含数字控制器、电源及管理电路，信号处理电路，A/D接口电路，输入输出隔离电路，RS-422串行通讯电路和缓冲驱动电路；

所述驱动机构包括功率驱动电路；

所述传动机构包括电机，大、小直齿轮，滚珠丝杠副，输出轴和角度传感器；

所述控制机构集成在控制板上，所述控制板、所述功率驱动电路和电机密封安装在支架体内部，所述大、小直齿轮，滚珠丝杠副，输出轴和角度传感器固定在所述支架体上。

优选的，所述数字控制器为数字信号处理器DSP。

所述功率驱动电路包括功率驱动光电耦合器和H桥驱动电路。

所述的大、小齿轮与滚珠丝杠副垂直布置，滚珠丝杆螺母上设计有齿条，与扇形齿轮配合，带动输出轴（舵面）转动，在进行减速的同时，改变传动的方向。大小直齿轮、滚珠丝杠副、齿条的外形尺寸根据减速比和负载要求确定。

本实用新型的工作过程如下：当本数字伺服控制舵系统有控制信号输入后，经隔离放大器，A/D转换器，将控制信号和舵反馈信号输入数字控制器，经数字控制器解算，输出驱动信号，通过H桥驱动电路驱动电机按照要求的方向和速度转动，经直齿轮、滚珠丝杠、齿条带动输出轴转动。与输出轴平行安装的角度传感器经输出轴齿轮的带动，反馈偏转角位置信息至控制器，形成系统的闭环控制，实现角度的可控偏转。

本实用新型的控制参数通过上位机经RS-422串行通信口输入，贮存于DSP的FLASH中，控制参数在调试时可不断调整，得到最佳参数，舵系统工作中该参数不会因环境的变化而变化。

本实用新型通过将控制电路与传动机构进行一体化设计，将控制电路板和电机放置于支架体内，体积小、重量轻；功率器件、电机固定于伺服机构支架体上，有利于系统散热。

本实用新型控制器先进，系统结构紧凑，具有很好的动态特性，系统跟踪误差小。

附图说明

图1为数字伺服控制舵系统组成框图。

图2为电源及变换电路图。

具体实施方式

下面结合附图实施例对一种数字伺服控制舵系统进行介绍：

如附图1所示，一种数字伺服控制舵系统包括控制部分、驱动部分和传动部分。控制部分由DSP数字信号处理器、信号处理电路、A/D接口电路、输入输出隔离电路、RS-422串行通讯电路、缓冲驱动电路、电源及管理电路组成；驱动部分由功率驱动光电耦合器和H桥驱动电路（或集成功率模块）组成；传动部分由电机、大小直齿轮、滚珠丝杠副、输出轴、角度传感器组成。

控制部分的控制信号由上位机输入，经隔离放大器ISO120SG后进入信号处理电路，然后送A/D转换器，同时舵反馈信号、角度传感器信号经信号处理后送A/D转换器，在DSP的控制下A/D转换器将三路模拟信号同时转换为数字信号，并分别传入DSP进行数字滤波和舵控制信号解算，解算出的舵控信号经脉宽调制器PWM输出。同时，经信号处理后的舵控制信号、舵反馈信号由输出隔离放大器送给遥测机。