[发明专利]机电伺服综合控制及能源管理装置

说明书

本发明提供了一种机电伺服综合控制及能源管理装置，用于对伺服电机进行控制及能源管理，包括：微处理电路、检测电路、信号转换电路、隔离驱动放大电路、以及能源管理电路，其中，所述检测电路包括第一电压检测电路、第一电流检测电路、第二电压检测电路、以及第二电流检测电路。本发明提供的一种机电伺服综合控制及能源管理装置，能够实现能源的吸收与泄放的综合管理，并简化系统组成和降低系统重量，同时能够实现机电伺服系统的自测试。

技术领域

本发明涉及伺服控制技术领域，特别涉及一种机电伺服综合控制及能源管理装置。

背景技术

伺服系统是运载火箭、导弹武器和飞机等航空航天飞行器的飞行控制执行机构，通过推力矢量控制、空气舵控制、直接力控制或者以上三种方式的复合控制方式来进行飞行器俯仰、偏航和滚转通道的控制。

机电伺服系统是伺服系统的一种形式，以伺服控制器、伺服驱动器、机电作动器及伺服动力电源为主要组成。伺服控制器的作用是负责与控制系统(上位机)进行模拟或数字总线通讯，同时负责将伺服驱动器以及其他装置的反馈信号传送给控制系统(上位机)，一些推力矢量控制用的伺服控制器还承担着摆角指令分解、位置闭环等功能。伺服驱动器为驱动伺服电机按照一定指令运转的装置，主要为数字控制电路及功率放大电路等，并可实现机电作动器的闭环控制。机电作动器由伺服电机和伺服传动机构组成，是将伺服系统中伺服驱动器输出的电能转换为作动器直线或旋转的机械能量输出。

飞行器用机电伺服系统的用电特性为长时工作电流小，短时工作电流大，并且要求响应快速。在高动态响应的工况下，机电作动器中的伺服电机在工作过程中的频繁加速和减速，使得伺服动力电源需频繁提供峰值电流并需承受伺服电机制动时的反灌电压。为降低该影响，同时降低伺服电源输出电流的过载输出要求，需进行能源管理设计。

飞行器用能量管理装置一般采用独立设计或与其他单机集成设计两种方式，能量管理的方式有吸收和泄放两种。

专利ZL201220322859.0“一种基于机电伺服机构的电源管理装置”采用一种吸收和截止的独立装置进行能源管理(如图1所示)，该装置由二极管和电容组组成，二极管用于防止制动产生的能量对电源进行反灌充电，电容组用于制动时吸收反灌能量以及启动时产生瞬间工作电流以补偿电源输出。该方案的优点是可以对制动能量进行回收利用，并增强电源的峰值电流输出能力；缺点是对于制动能量较大以及工作电压较高的场合，要求电容组的耐压和容量会较大，因此需要增加电容组串联和并联的数量，并增大能量管理装置的体积和重量，此外该装置不具备直流母线电压和母线电流测量的功能，如增加该功能需设计额外的电源变换电路和通信传输电路。

专利ZL201120416755.1“一种再生能量可靠管理的控制电路”采用泄放的形式进行能源管理(如图2所示)，该装置一般集成在伺服驱动器中，由制动功率管和制动电阻组成，当直流母线电压高于设定阈值时，通过控制电路产生高电平并使制动功率管开通同时关闭伺服驱动器用于电机控制的PWM信号，将制动电阻串入电源的正负母线之间，将制动能量靠电阻发热泄放，当直流母线电压低于设定阈值时，制动功率管关闭，伺服驱动器处正常工作状态。该方案的优点是体积重量相对较低，可承受较高工作电压，成本较低；缺点是只有泄放功能，制动能量未得到有效吸收利用，并且制动电路工作时会使机电作动器暂时处于停控状态。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的在于提供一种机电伺服综合控制及能源管理装置，用于实现能源的吸收与泄放的综合管理，并简化系统组成和降低系统重量，同时用于实现机电伺服系统的自测试。

(二)技术方案