[发明专利]一种高度集成的直流伺服电动舵机控制装置及方法

说明书

本发明涉及一种高度集成的直流伺服电动舵机控制方法及装置，所述装置包括控制电路和功率驱动电路，所述控制电路包括DSP处理器和A/D模块，所述功率驱动电路包括光耦、驱动芯片和H桥电路。所述方法包括步骤：实时接收4路舵面偏转角指令；采集实际的4路舵面偏转角度值；进行位置闭环控制运算；产生4路PWM信号和4路方向信号；光耦对PWM信号和方向信号进行隔离处理；经过隔离的PWM信号和方向信号输入驱动芯片；驱动芯片驱动H桥电路；从而驱动传动机构，实现舵面偏转。本发明解决了现有技术中存在的系统集成度低、控制精度不高、易受周围电路电磁干扰、体积臃肿、电路复杂程度较高以及系统整体可靠性较低等问题。

技术领域

本发明涉及电动舵机技术领域，尤其涉及一种高度集成的直流伺服电动舵机控制方法及装置。

背景技术

在半导体技术快速迭代和自动控制理论不断进步的背景下，导弹武器系统正在向小型化、智能化、轻量化的方向发展。导弹舵机作为导弹控制系统的关键部件，其性能直接影响导弹的飞行姿态和航迹。因此，对其动态性能、体积、重量和可靠性等都提出了更高的要求。按照所使用能源的不同，导弹舵机可以分为气动舵机、液压舵机和电动舵机三种类型。其中，电动舵机因其能源单一、结构紧凑等优势，正逐步取代液压舵机和气动舵机。

典型的电动舵机系统通常由伺服电机、位置传感器、传动机构、舵机控制器等部分组成。直流伺服电机(直流电机)因其结构简单、调速特性好、易于控制等优点，在电动舵机系统中得到了广泛的应用。舵机控制器主要完成指令与反馈信号采集、位置闭环控制和功率驱动放大等功能。其中，功率驱动放大部分一般采用H桥电路，以实现直流电机的正反转控制。

传统的直流伺服电动舵机控制器多采用模拟控制电路实现位置闭环控制，存在系统集成度低、控制精度不高、易受周围电路电磁干扰等问题。另外，功率驱动放大部分通常采用分立式驱动电路，即每个功率管配置一套驱动电路，或者采用两片驱动芯片完成一路H桥的驱动，使得整个功率驱动放大电路的体积非常臃肿。同时，由于功率管的驱动电压一般远低于驱动供电电压，且控制电路与驱动电路之间一般需要电气隔离，因此需要额外设计直流电源变换电路提供驱动电源，从而增加了电路复杂程度，同时降低了电动舵机系统整体的可靠性。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种高度集成的直流伺服电动舵机控制方法及装置，用以解决现有技术存在的系统集成度低、控制精度不高、易受周围电路电磁干扰、体积臃肿、电路复杂程度较高以及系统整体可靠性较低等问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

本发明提供了一种高度集成的直流伺服电动舵机控制装置，包括：控制电路和4路功率驱动电路；所述4路功率驱动电路分别与4路直流伺服电动舵机的执行机构连接；

控制电路，包括DSP处理器，通过异步串行总线接口接收弹上计算机/上位机发送的4路舵面偏转角指令，通过A/D模块接收电动舵机执行机构处反馈的4路舵面偏转角度值，经处理得到4路PWM信号和4路方向信号；

4路功率驱动电路，接收所述的4路PWM信号和4路方向信号分别用于驱动4路直流伺服电动舵机的转速和转向；

功率驱动电路包括光耦、驱动芯片和H桥电路；

光耦接收控制电路输出的PWM信号和方向信号，输出隔离后的PWM信号和方向信号；

所述驱动芯片，接收隔离后的PWM信号和方向信号，并依据控制逻辑输出H桥驱动信号，驱动所述H桥电路，控制一路所述直流伺服电动舵机的转速和转向。

进一步地，所述驱动芯片，为所述光耦提供供电电源；所述PWM信号用于驱动H桥电路的下桥臂功率MOS管，所述方向信号用于驱动H桥电路的上桥臂功率MOS管。

具体的，所述控制逻辑包括：