[发明专利]一种电动舵机阶跃响应峰值电流抑制方法及系统

说明书

本发明涉及一种电动舵机阶跃响应峰值电流抑制方法及系统，属于电机控制领域，解决了现有电动舵机在大幅度阶跃响应时，舵机输出大电流尖峰的问题。包括：对输入控制器的指令信号进行判断，识别阶跃信号；对输出的阶跃响应进行起跃控制量整形；对整形后的阶跃响应进行判断，识别出阶跃响应的进埠阶段；对进埠阶段的阶跃响应进行进埠控制量整形；将整形后的控制量发送给电动舵机，控制电动舵机工作。通过对控制量动态调整，减弱电机电枢峰值电流，同时增大电枢电流的有效输出时长；在抑制电枢电流峰值的同时，保证电动舵机的动态特性。无需额外的硬件资源开销，不增加电动舵机控制系统的体积和重量，可以有效提高电动舵机的可靠性和电磁兼容性能。

技术领域

本发明涉及电机控制技术领域，尤其涉及一种电动舵机阶跃响应峰值电流抑制方法及系统。

背景技术

电动舵机伺服系统是一种高精度位置伺服系统,主要应用于飞行器、船舶、潜航器、机器人等领域。电动舵机的任务是精确控制舵面的偏转,使被控对象达到预期的姿态或位置。电动舵机的高动态快响应能力决定了所在平台整机的姿态控制系统的动态品质。

以弹用电动舵机为例，导弹飞行工况异常复杂，当导弹受到剧烈气流扰动或做大范围快速机动时，需要舵机响应幅值较大正负交替的阶跃指令输入。由于电动舵机中电机电枢电阻通常较小，在舵机启动时刻未建立有效的反电势，或在舵机加减速换向时刻外部电压与反电势同向叠加，此两种情况下，电机电枢两端的电压较大，舵机易输出显著的大电流尖峰。大电流尖峰输出容易引起供电模块过载，导致供电电压降低，控制器无法正常工作；引起舵机过度发热，导致舵机带载能力下降，甚至损坏绕组；引起剧烈的电磁辐射干扰，损害电磁兼容性能。因此，抑制电动舵机阶跃响应峰值电流是高动态快响应电动舵机研制的关键。

现有舵机电流抑制方案有电流闭环方案和增加母线支承电容方案等。其中，电流闭环方案需要增加电流采样电路，尤其对于中小型电动舵机系统，在控制系统体积、重量受限的条件下，一般采用一个控制器控制四个舵的一拖四结构，电流闭环方案需要较大的额外硬件资源开销，对于某些电动舵机应用，该方案甚至不可实现。增加母线支承电容方案通过母线支承电容的充放电，减弱电动舵机对供电模块的瞬时峰值输出功率的要求，但是流过电机电枢的峰值电流并没有减小，其仅能解决大电流尖峰造成的部分问题，并且带来了电动舵机上电时充电电流较大的新问题。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种电动舵机阶跃响应峰值电流抑制方法及系统，用以解决现有电动舵机在大幅度阶跃响应时，舵机输出大电流尖峰的问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

提供了一种电动舵机阶跃响应峰值电流抑制方法，包括以下步骤：

对输入控制器的指令信号进行判断，识别阶跃信号；

对控制器输出的阶跃响应进行起跃控制量整形，得到整形后的起跃控制量；

对上述整形后的阶跃响应进行判断，识别出阶跃响应的进埠阶段；

对进埠阶段的阶跃响应进行进埠控制量整形，得到整形后的进埠控制量；

将上述整形后的起跃控制量和进埠控制量输出给电动舵机，控制电动舵机工作。

本发明有益效果如下：通过对控制量输出的动态调整，减弱电机电枢的峰值电流，同时增大电枢电流的有效输出时长。即，通过将电枢电流削峰去顶，在抑制电枢电流峰值的同时，保证电动舵机的动态特性。实现电动舵机在大幅度阶跃指令时，舵机电枢电流的峰值抑制。无额外的硬件资源开销，不增加电动舵机控制系统的体积和重量，参数调节方便灵活，可以有效提高电动舵机的可靠性和电磁兼容性能，有利于提高整弹的技术指标。

在上述方案的基础上，本发明还做了如下改进：