[发明专利]一种小型液体/固体火箭矢量喷管伺服控制系统和方法

摘要

本发明公开了一种小型液体/固体火箭矢量喷管伺服控制系统，包括伺服机构和伺服控制器；伺服机构包括两个伺服作动器、十字万向机构、角度编码器以及行程开关；两个伺服作动器分别安装于喷管的X轴面和Y轴面；行程开关安装于伺服作动器推杆的中间位置；角度编码器安装于十字万向机构相互垂直的两根轴的轴端；伺服控制器包括核心板和接口扩展板；核心板采用FPGA芯片快速构建CPU软核。本发明控制系统和方法，由于采用电机直驱丝杆的方式，极大地减小了伺服机构的体积和重量，提高了伺服机构的可靠性；采用基于FPGA的核心板和外围接口扩展板的形式，实时性好、计算效率高、扩展性强；集伺服机构和伺服控制器于一体，集成度高、动态响应快、控制精度高。

主权项

1.一种小型液体/固体火箭矢量喷管伺服控制系统，其特征在于，包括伺服机构和伺服控制器；所述伺服机构包括两个伺服作动器、十字万向机构、角度编码器以及行程开关；所述两个伺服作动器分别安装于喷管的X轴面和Y轴面；所述两个伺服作动器通过鱼眼轴承与火箭发动机机架以及喷管连接；所述行程开关安装于伺服作动器推杆的中间位置；所述角度编码器安装于十字万向机构相互垂直的两根轴的轴端；所述伺服控制器包括核心板和接口扩展板；所述核心板采用FPGA芯片快速构建CPU软核；所述伺服作动器包括伺服电机、联轴器、滚珠丝杆以及推杆；所述FPGA芯片包括SDRAM、EPROM、有源晶振、Flash；所述SDRAM和EPROM分别用于存储CPU软核软件以及配置软件、所述有源晶振提供CPU的时钟信号；Flash用于存储计算过程中的临时数据；所述接口扩展板包括DC/DC模块、RS422和RS232接口、开关量测量接口以及电机驱动接口；所述RS422接口与角度编码器连接，用于接收角度编码器测量的矢量喷管实时摆角；所述RS232与指令控制终端连接，用于接收控制终端下达的指令信号；所述开关量测量接口通过隔离式开关采集芯片接收伺服作动器推杆的行程开关信号；所述DC/DC模块将外部直流电压转换成内部各部件需要的工作电压。