[发明专利]一种主从式机电伺服协同运动控制系统

摘要

一种主从式机电伺服协同运动控制系统，涉及航天推力矢量控制机电伺服应用领域；该系统集合控制系统总线指令、主作动器线位移反馈，从作动器线位移反馈等信号，根据喷管摆动角度，实时计算主从两台作动器对应的伸缩长度和主从运动轨迹的加速因子和加加速度因子，实现主从作动器的实时运动轨迹规划，实时输出主作动器指令信号，主从伺服控制驱动器通过电机空间矢量控制算法完成对弹上直流电源的逆变控制，伺服电机带动机电传动机构对负载做功，以完成推力矢量控制的目的，实现了主从协同严格实现同步控制的特点，且基础技术较成熟，易实现，实现系统高度集成和协同运动控制，进而解决采用两个通道独立控制方法引起喷管超摆进而造成喷管结构损伤的技术问题。

主权项

1.一种主从式机电伺服协同运动控制系统，其特征在于：包括伺服动力电源、控制系统、主伺服控制驱动器、从伺服控制驱动器、主执行机构和从执行机构；伺服动力电源：分别为主伺服控制驱动器、从伺服控制驱动器提供电源；控制系统：上电后，输出控制指令至主伺服控制驱动器；接收主伺服控制驱动器发送的遥测数据，所述遥测数据包括主定子电压模拟信号、主定子电流模拟信号、主转子位置信息、从定子电压模拟信号、从定子电流模拟信号和从转子位置信息；主伺服控制驱动器：接收伺服动力电源提供的电源；接收控制系统传来的控制指令，生成主执行机构PWM驱动信号，并将主执行机构PWM驱动信号发送至主执行机构，同时将控制指令发送至从伺服控制驱动器；接收主执行机构传来的主定子电压模拟信号、主定子电流模拟信号，接收主执行机构传来的主转子位置信息；接收从伺服控制驱动器传来的从定子电压模拟信号、从定子电流模拟信号和从转子位置信息，并将主定子电压模拟信号、主定子电流模拟信号和主转子位置信息、从定子电压模拟信号、从定子电流模拟信号和从转子位置信息发送至控制系统；从伺服控制驱动器：接收伺服动力电源提供的电源；接收主伺服控制驱动器传来的控制指令，并生成从执行机构PWM驱动信号，并将从执行机构PWM驱动信号发送至从执行机构；接收从执行机构传来的从定子电压模拟信号、从定子电流模拟信号和从转子位置信息，并将从定子电压模拟信号、从定子电流模拟信号和从转子位置信息发送至主伺服控制驱动器；主执行机构：接收主伺服控制驱动器传来的主执行机构PWM驱动信号，并根据主执行机构PWM驱动信号进行闭环运动控制，生成主定子电压模拟信号、主定子电流模拟信号和主转子位置信息；并将主定子电压模拟信号、主定子电流模拟信号和主转子位置信息发送至从伺服控制驱动器；从执行机构：接收从伺服控制驱动器传来的从执行机构PWM驱动信号，并根据从执行机构PWM驱动信号进行闭环运动控制，生成从定子电压模拟信号、从定子电流模拟信号和从转子位置信息；并将从定子电压模拟信号、从定子电流模拟信号和从转子位置信息发送至从伺服控制驱动器；所述的主伺服控制驱动器包括协同运动控制模块、主模拟信号采集模块、主转子位置信号采集模块和主CAN总线接口；协同运动控制模块：接收控制系统传来的控制指令，通过主CAN总线接口发送至从伺服控制驱动器的从CAN总线接口，同时生成主执行机构PWM驱动信号，并将主执行机构PWM驱动信号发送至主执行机构；接收主模拟信号采集模块传来的主定子电压模拟信号和主定子电流模拟信号；接收主转子位置信号采集模块传来的主转子位置信息；接收从伺服控制驱动器传来的从定子电压模拟信号、从定子电流模拟信号和从转子位置信息；将主定子电压模拟信号、主定子电流模拟信号、主转子位置信息、从定子电压模拟信号、从定子电流模拟信号和从转子位置信息发送至控制系统；主模拟信号采集模块：接收主执行机构传来的主定子电压模拟信号和主定子电流模拟信号，并将主定子电压模拟信号和主定子电流模拟信号发送至协同运动控制模块；主转子位置信号采集模块：接收主执行机构传来的主转子位置信息，并将主转子位置信息发送至协同运动控制模块；所述的从伺服控制驱动器包括运动控制模块、从模拟信号采集模块、转子位置信号采集模块和从CAN总线接口；运动控制模块：通过从CAN总线接口接收主伺服控制驱动器传来的控制指令，并生成从执行机构PWM驱动信号，并将从执行机构PWM驱动信号发送至从执行机构；接收从模拟信号采集模块传来的从定子电压模拟信号、从定子电流模拟信号；接收从转子位置信号采集模块传来的从转子位置信息；将从定子电压模拟信号、从定子电流模拟信号和从转子位置信息通过从CAN总线接口发送至主伺服控制驱动器；从模拟信号采集模块：接收从执行机构传来的从定子电压模拟信号和从定子电流模拟信号，并将从定子电压模拟信号和从定子电流模拟信号发送至运动控制模块；从转子位置信号采集模块：接收从执行机构传来的从转子位置信息，并将从转子位置信息发送至运动控制模块；所述的主执行机构和从执行机构均包括机电作动器；所述机电作动器包括滚珠丝杠(1)、丝杠螺母(2)、丝杠支撑(3)、连接螺钉(4)、作动器壳体(5)、作动杆(6)、支撑环(7)、第一滑动轴承(8)、前端盖(9)和第二滑动轴承(10)；其中，作动器壳体(5)为机电作动器的壳体，滚珠丝杠(1)沿轴向位于作动器壳体(5)的轴心位置；滚珠丝杠(1)一端的外壁通过丝杠支撑(3)与作动器壳体(5)内壁连接；滚珠丝杠(1)的另一端外壁通过第一滑动轴承(8)与与作动器壳体(5)另一端内壁连接；前端盖(9)固定安装在第一滑动轴承(8)的轴向外侧壁上；丝杠螺母(2)套装在滚珠丝杠(1)轴向中部的外壁；第二滑动轴承(10)套装在丝杠螺母(2)的轴向外壁，第二滑动轴承(10)通过连接螺钉(4)与丝杠螺母(2)固定连接；作动杆(6)沿轴向套装在滚珠丝杠(1)的一端外壁，并伸出作动器壳体(5)；作动杆(6)深入作动器壳体(5)的一端固定连接有支撑环(7)。