[发明专利]一种基于DSP与CPLD的电动舵机控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种电动舵机控制系统，尤其涉及一种基于DSP与CPLD的电动舵机控制系统，属于电动舵机自动控制领域。

背景技术

电动舵机是导弹、无人机等飞行器的飞行控制系统的执行机构，飞行器在飞行过程的各种运动姿态都是靠电动舵机带动舵面偏转来实现的，其性能的优劣直接影响着飞行器的性能。无刷直流电机、减速器、控制器、驱动电路以及各种传感器构成了电动舵机控制系统的硬件部分，控制算法采用三闭环PI控制器，它们组成了完整的电动舵机控变结构PID控制是常用的电动舵机控制方法。变结构控制方法，是通过设计一个

变结构的控制函数，使被控量在相平面上的运动轨迹能够进入设计好的运动轨迹，从而快速进入稳定状态。系统在变结构模态下不仅保持对系统结构不确定性、参数不确定性、以及外部干扰等不确定性因素的鲁棒性，而且可以获得较为满意的动态性能。但是变结构控制存在固有抖动问题，尤其在航空航天设备上使用的电动舵机工作环境恶劣，难以在实际控制中达到最佳控制效果制系统。

例如申请号为“201410675048.2”的一种小型电动舵机的控制系统及控制方法，处理器接收舵偏角目标值，并采集舵偏角当前值，根据偏差计算控制量输出PWM，经功率电路放大后驱动电机转动，实现对舵面偏转角的随动控制，并通过总线上传舵偏角当前值。该发明通过采用高集成度的MCU处理器，充分利用其内部资源，只需少量的外围电路，就能实现对舵面偏转角度的随动控制，本发明采用高集成度MCU处理器加H桥逆变电路的实现方法，只需少量外围器件，简单有效的实现了对舵面偏转角的随动控制，具有体积小、重量轻、低成本、易实现等优点，本发明是一种通用直流伺服控制驱动电路，可满足一般小功率舵机控制驱动器的需求。

又如申请号为“201510115427.0”的一种双冗余电动舵机控制系统，包括用于分别对控制舵机的差动周转轮系减速机进行动力输入的第一、二电机，用于采集舵机运动状态的第一位置传感器和第二位置传感器；用于分别接受第一、二位置传感器信号的第一、二数字控制单元；第一、二电机上分别设置第一、二制动器，第一、二制动器分别与第一、二数字控制单元的输出端连接；第一、二数字控制单元分别通过第一、二逆变器向第一、二电机发送控制信号；第一、二逆变器上分别设置第一、二桥路电流传感器，用于向第一、二数字控制单元传输桥路电流采样信号；第一、二数字控制单元分别通过引出CAN总线接口接收控制计算机的打舵指令信号，第一、二数字控制单元之间相互连接通讯互为热备份。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术的不足提供了一种基于DSP与CPLD的电动舵机控制系统。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种基于DSP与CPLD的电动舵机控制系统，包含主控制器模块、CPLD模块、功率驱动电路、无刷直流电机、霍尔传感器、旋转变压器、旋变舵调芯片、电流检测模块、电流保护模块和电源模块；所述主控制器模块依次通过CPLD模块和功率驱动电路连接无刷直流电机，所述无刷直流电机通过霍尔传感器连接CPLD模块，所述无刷直流电机还依次通过旋转变压器、旋变舵调芯片连接主控制器模块，所述功率驱动电路依次通过电流检测模块、电流保护模块连接CPLD模块，所述电源模块分别与主控制器模块、CPLD模块、功率驱动电路、无刷直流电机、霍尔传感器、旋转变压器、旋变舵调芯片、电流检测模块、电流保护模块连接；

其中，霍尔传感器，用于实时采集无刷直流电机电流；

电流检测模块，用于实时采集功率驱动电路的输出电流；

电流保护模块，用于实时检测电流检测模块采集的输出电流，若采集电流为低电平时，则发送信号至CPLD模块；

CPLD模块，用于根据接收的电流保护模块发送的信号结合霍尔传感器采集的电流，进而关断PWM输出；

旋转变压器，用于实时采集无刷直流电机的速度和位置参数；

旋变舵调芯片，用于解码旋转变压器采集的无刷直流电机的速度和位置参数；

主控制器模块，用于根据接收的速度和位置参数控制CPLD模块的PWM输出，进而控制无刷直流电机的输出功率。

作为本发明一种基于DSP与CPLD的电动舵机控制系统的进一步优选方案，所述主控制器模块采用TI公司生产的TMS320F2808型DSP。

作为本发明一种基于DSP与CPLD的电动舵机控制系统的进一步优选方案，所述CPLD模块采用LATTICE公司生产的LC4128型CPLD。