四通道数字舵机控制系统技术方案

本实用新型专利技术四通道数字舵机控制系统，涉及一种用于导弹舵面控制的舵机控制系统；本实用新型专利技术的舵机控制系统包括通信主控模块、舵机主控模块、隔离模块、驱动模块、无刷舵机、电位器、霍尔信号反馈模块、舵面位置信号反馈模块和电源模块；本系统采用四片数字处理器分别控制四路舵机，使得四路舵机控制系统彼此隔离，如若其中一路舵机控制系统出现故障，不会影响其他三路舵机的正常工作。并用一片控制器专门用于和弹载计算机进行通信，接受来自弹载计算机发出的舵面位置控制信号并反馈电位器采集到的舵面位置反馈信号，其中舵机位置反馈信号采集选用专门的A/D转换芯片，使得此舵控系统具有控制精度高、可靠性高、抗干扰能力强、参数便于调整和优化等优点。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术四通道数字舵机控制系统，涉及一种用于导弹舵面控制的舵机控制系统；本技术的舵机控制系统包括通信主控模块、舵机主控模块、隔离模块、驱动模块、无刷舵机、电位器、霍尔信号反馈模块、舵面位置信号反馈模块和电源模块；本系统采用四片数字处理器分别控制四路舵机，使得四路舵机控制系统彼此隔离，如若其中一路舵机控制系统出现故障，不会影响其他三路舵机的正常工作。并用一片控制器专门用于和弹载计算机进行通信，接受来自弹载计算机发出的舵面位置控制信号并反馈电位器采集到的舵面位置反馈信号，其中舵机位置反馈信号采集选用专门的A/D转换芯片，使得此舵控系统具有控制精度高、可靠性高、抗干扰能力强、参数便于调整和优化等优点。【专利说明】四通道数字舵机控制系统
本技术涉及一种用于导弹舵面控制的舵机控制系统，特别是一种四通道数字舵机控制系统。
技术介绍
舵机作为导弹的重要组建，是导弹制导系统的执行机构，舵机控制在导弹制导过程中具有极其重要的作用。大多数传统的火箭和导弹一般沿用液压或气压伺服系统，这些伺服系统具有优良的动态特性和输出功率，但存在结构复杂、重量大、成本高、实现技术难度大以及瞬态相应不够迅速等缺点。数模混合导弹舵机伺服系统中，舵面位置反馈信号采集电路部分通常采用模拟电路，模拟电路设计复杂，参数调整困难，容易使得控制信号和反馈信号受到干扰。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术的上述不足，提供四通道数字舵机控制系统，该控制系统具有控制精度高、可靠性高、抗干扰能力强、参数便于调整和优化等优点。本技术的上述目的是通过如下技术方案予以实现的:—种四通道数字舵控系统，包括通信主控模块、电源转换模块和η个控制系统;通信主控模块、电源转换模块分别和控制系统连接;其中控制系统包括舵机主控模块、隔离模块、驱动模块、无刷舵机、电位器、霍尔传感器、霍尔信号反馈模块和舵面位置信号反馈模块;舵机主控模块分别和通信主控模块、隔离模块、霍尔信号反馈模块和舵面位置信号反馈模块连接;隔离模块与舵机主控模块和驱动模块连接;驱动模块与隔离模块和无刷舵机连接;无刷舵机与驱动模块和电位器连接;电位器与无刷舵机和舵面位置信号反馈模块连接；舵面位置信号反馈模块与电位器和舵机主控模块连接;霍尔传感器内置于无刷舵机，霍尔传感器与霍尔信号反馈模块连接;霍尔信号反馈模块与霍尔传感器和舵机主控模块连接;η为正整数；四通道数字舵控系统中各模块功能如下:通信主控模块:接收外部弹载计算机传来的舵面位置控制信号，将舵面位置控制信号传输至舵机主控模块；同时接收舵机主控模块传来的舵机转子位置数字信号，汇总后传输至弹载计算机；舵机主控模块:接收通信主控模块传来的舵面位置控制信号；接收舵面位置信号反馈模块传送的舵面位置数字信号，生成舵机的转动方向控制信号和转动位置控制信号，将转动方向控制信号和转动位置控制信号传输至隔离模块;接收霍尔信号反馈模块传来的舵机转子位置数字信号，将舵机转子位置数字信号传输至通信主控模块；隔离模块:将舵机主控模块传来的转动方向控制信号和转动位置控制信号的电信号转化为光信号，再由光信号转化成电信号，并将转动方向控制信号和转动位置控制信号的电信号传输至驱动模块；驱动模块:将隔离模块传来的转动方向控制信号和转动位置控制信号，转换为转动方向功率控制信号和转动位置功率控制信号，传输至无刷舵机；无刷舵机:接收驱动模块传来的转动方向功率控制信号和转动位置功率控制信号，实现舵面位置的转动；电位器:实时采集舵机的转动位置信号，并将舵面位置信号传送至舵面位置信号反馈模块；霍尔传感器:霍尔传感器内置于无刷舵机内部，实时监测舵机转子位置，并将舵机转子位置信号传送至霍尔信号反馈模块；舵面位置信号反馈模块:接收电位器传送的舵面位置信号，并将舵面位置信号转换成数字信号，将舵面位置数字信号传送至舵机主控模块；霍尔信号反馈模块:接收霍尔传感器传来的舵机转子位置信号，将舵机转子位置信号转换成数字信号，将舵机转子位置数字信号传送至舵机主控模块；电源模块:将外部弹载蓄电池提供的电压转换成各个模块所需的电压，并为通信主控模块、舵机主控模块、电位器、驱动模块、隔离模块、舵面位置信号反馈模块和霍尔信号反馈模块供电。在上述的四通道数字舵机控制系统，包括4个控制系统。在上述的四通道数字舵机控制系统，舵面位置信号反馈模块中采用12位AD转换芯片用于采集模拟信号，采样速率可达35-45KSPS，设置有SPI串行接口。在上述的四通道数字舵机控制系统，所述的通信主控模块和舵机主控模块的处理器设置有双12位AD接口，采样速率为0.8-1.2兆位/秒。在上述的四通道数字舵机控制系统，所述的通信主控模块和舵机主控模块的处理器中SPI接口协议的通信速率最高可达17-19兆位/秒。在上述的四通道数字舵机控制系统，所述的通信主控模块和舵机主控模块的处理器设置有集成的霍尔传感器接口和可产生多路PWM的定时器模块。在上述的四通道数字舵机控制系统，所述的具有隔离功能的电源转换模块将外部弹载蓄电池电压转换为+3.3V，为通信主控模块和舵机主控模块供电；同时，电源转换模块将外部弹载蓄电池电压转换为±24V为电位器供电；电源转换模块中的电源转换芯片L7805将±24V电压转换为+5V，为霍尔反馈信号模块、隔离模块、舵面位置信号反馈模块和驱动模块供电；电源转换模块中的电源转换芯片L7815将±24V电压转换为+15V，为驱动模块供电。在上述的四通道数字舵机控制系统，所述的无刷舵机为直流无刷电机，输出轴连接谐波减速器。本技术与现有技术相比具有如下优点:(I)本技术中的电源转换模块选取时充分考虑到隔离、降噪、稳压、保护等功能，使得电源模块工作稳定，将弹载蓄电池提供的电压转换成各个模块所需的电压，尤其是将舵机主控模块与驱动模块所需电压隔离开分别供电，使得整个系统的抗干扰能力增强。(2)本技术在舵机主控模块与驱动模块之间增加隔离模块，将舵机主控模块传来的舵机转动位置和转动方向的电信号转换成光信号，再由光信号转化成电信号，通过电信号一光信号一电信号的转换，从而使舵机主控模块中的控制信号与驱动模块中的信号起到了良好的隔离的作用；(3)本技术采用四片数字处理器分别控制四路舵机，使得四路舵机控制系统彼此隔离，如若其中一路舵机控制系统出现故障，不会影响其他三路舵机的正常工作，在三路舵控系统正常工作的情况下仍然能够精确制导，打击被测目标。大大提高了系统的可靠性；(4)本技术采用专门的A/D转换芯片来构成舵机舵面位置反馈模块。这样的纯数字式控制系统相较于模拟控制系统，不仅简化了电路设计过程，也使得系统的参数便于调整和优化。【附图说明】图1为舵控系统流程图；图2为电源转换结构图；图3为电源模块电路图；图4为通信主控模块电路图；图5为舵机主控模块电路图；图6为隔离模块电路图；图7为驱动模块电路图；图8为霍尔信号反馈模块电路图；图9为舵面位置信号反馈模块电路图。【具体实施方式】下面结合附图和具体实施例对本技术作进一步详细的描述:如图1所示为舵控系统流程图，由图可知，包括通信主控模块、电源转换模块和η个控制系统;通信主控模块、电源转换模块分别和控制系统连接;其中控制系统包括舵机主控模块、隔离模块、驱动模本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种四通道数字舵机控制系统，其特征在于：包括通信主控模块、电源转换模块和n个控制系统；通信主控模块、电源转换模块分别和控制系统连接；其中控制系统包括舵机主控模块、隔离模块、驱动模块、无刷舵机、电位器、霍尔传感器、霍尔信号反馈模块和舵面位置信号反馈模块；舵机主控模块分别和通信主控模块、隔离模块、霍尔信号反馈模块和舵面位置信号反馈模块连接；隔离模块与舵机主控模块和驱动模块连接；驱动模块与隔离模块和无刷舵机连接；无刷舵机与驱动模块和电位器连接；电位器与无刷舵机和舵面位置信号反馈模块连接；舵面位置信号反馈模块与电位器和舵机主控模块连接；霍尔传感器内置于无刷舵机，霍尔传感器与霍尔信号反馈模块连接；霍尔信号反馈模块与霍尔传感器和舵机主控模块连接；n为正整数；四通道数字舵控系统中各模块功能如下：通信主控模块：接收外部弹载计算机传来的舵面位置控制信号，将舵面位置控制信号传输至舵机主控模块；同时接收舵机主控模块传来的舵机转子位置数字信号，汇总后传输至弹载计算机；舵机主控模块：接收通信主控模块传来的舵面位置控制信号；接收舵面位置信号反馈模块传送的舵面位置数字信号，生成舵机的转动方向控制信号和转动位置控制信号，将转动方向控制信号和转动位置控制信号传输至隔离模块；接收霍尔信号反馈模块传来的舵机转子位置数字信号，将舵机转子位置数字信号传输至通信主控模块；隔离模块：将舵机主控模块传来的转动方向控制信号和转动位置控制信号的电信号转化为光信号，再由光信号转化成电信号，并将转动方向控制信号和转动位置控制信号的电信号传输至驱动模块；驱动模块：将隔离模块传来的转动方向控制信号和转动位置控制信号，转换为转动方向功率控制信号和转动位置功率控制信号，传输至无刷舵机；无刷舵机：接收驱动模块传来的转动方向功率控制信号和转动位置功率控制信号，实现舵面位置的转动；电位器：实时采集舵机的转动位置信号，并将舵面位置信号传送至舵面位置信号反馈模块；霍尔传感器：霍尔传感器内置于无刷舵机内部，实时监测舵机转子位置，并将舵机转子位置信号传送至霍尔信号反馈模块；舵面位置信号反馈模块：接收电位器传送的舵面位置信号，并将舵面位置信号转换成数字信号，将舵面位置数字信号传送至舵机主控模块；霍尔信号反馈模块：接收霍尔传感器传来的舵机转子位置信号，将舵机转子位置信号转换成数字信号，将舵机转子位置数字信号传送至舵机主控模块；电源模块：将外部弹载蓄电池提供的电压转换成各个模块所需的电压，并为通信主控模块、舵机主控模块、电位器、驱动模块、隔离模块、舵面位置信号反馈模块和霍尔信号反馈模块供电。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李玲，姜涛，于德洋，李晗，王刚，张志新，
申请(专利权)人：中国航天空气动力技术研究院，
类型：新型
国别省市：北京;11