一种机电伺服系统技术方案

本实用新型专利技术提供一种机电伺服系统，属于机电领域，用于解决现有的机电伺服系统不能满足安装空间狭小、结构适应性差等问题，本实用新型专利技术提供的系统包括一台控制驱动器和三台机电伺服作动器；所述控制驱动器的输入端通过RS422总线与当前机电伺服系统的上位机控制系统连接，输出端和所述三台机电伺服作动器分别连接；所述控制驱动器用于接收当前机电伺服系统的上位机控制系统发来的控制指令，并根据采集的各机电伺服动作器的直线运动位移信号、以及各机电伺服动作器的伺服电机的相电流和转动角位置，实现对所述三台机电伺服作动器的闭环控制。该机电伺服系统采用1台控制驱动器控制3台机电伺服作动器，具有高度集成性，体积小，重量轻的优点。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及机电
，特别是指一种机电伺服系统。
技术介绍
机电伺服机构是飞行器控制系统的执行机构，通过接收控制系统的指令，产生直线或者是旋转运动，推动飞行器的舵面产生操纵力矩，实现飞行器的推力矢量控制。机电伺服系统具有结构简单、动态特性好、装配维护性好的特点，在舵面操纵控制领域得到广泛的应用。但是，现有的液压伺服系统存在漏油和结构适应性差，难于维护等诸多问题。且现有的机电伺服系统结构复杂、安装空间狭小、重量大可靠性不够高，以及其中驱动控制多采用“一拖一”方案，不利于系统小型化和轻量化，很难满足伺服系统的安装和动态特性要求。因此，急需一种能够满足狭小安装空间舵面操纵的安装和动态特性要求的伺服系统。
技术实现思路
为了解决现有机电伺服系统结构复杂、安装空间狭小、重量大，驱动控制只能一拖一，不利于系统小型化和轻量化的问题，本技术提供一种机电伺服系统，本技术提供的机电伺服系统采用1台控制驱动器控制3台机电伺服作动器，具有高度集成性，解决了现有技术存在的上述问题。本技术提供的一种机电伺服系统，包括一台控制驱动器和三台机电伺服作动器；所述控制驱动器的输入端通过RS422总线与当前机电伺服系统的上位机控制系统连接，输出端和所述三台机电伺服作动器分别连接；所述控制驱动器用于接收当前机电伺服系统的上位机控制系统发来的控制指令，采集各机电伺服动作器的直线运动位移信号以及各机电伺服动作器的伺服电机的相电流、伺服电机转动角位置，实现对所述三台机电伺服作动器的闭环控制。其中，每个所述机电伺服作动器包括伺服电机、滚珠丝杠、导向机构、线位移传感器、旋转变压器、壳体、螺栓组件、支耳组件、限摆机构；所述伺服电机的一边轴端与所述滚珠丝杠连接，另一边轴端安装有所述旋转变压器；所述支耳组件、限摆机构均安装于所述旋转变压器的外侧，且所述限摆机构和支耳组件在机电伺服作动器的径向上对齐；所述导向机构具有一圆柱形导向槽，所述滚珠丝杠的一侧轴设置于所述导向机构的导向槽内，在所述伺服电机旋转时，所述滚珠丝杠在所述导向机构的导向槽内运动；所述螺栓组件安装于所述导向机构的外侧轴端；所述线位移传感器与所述滚珠丝杠固定连接；所述伺服电机、滚珠丝杠、导向机构、线位移传感器、旋转变压器、螺栓组件、支耳组件均设置于所述壳体内；所述控制驱动器通过所述旋转变压器采集所述伺服电机的转动角位置，并通过所述线位移传感器采集所述机电伺服作动器的直线运动位移信号。其中，所述滚珠丝杠为单螺母固定式内循环滚珠丝杠，且通过增大钢球直径预紧。其中，所述线位移传感器采用直线、双联、接触式、带中心抽头的合成膜电位计；所述电位计的电刷组件固定于所述滚珠丝杠的螺母上，两个电阻板片安装在所述壳体的两侧。其中，所述伺服电机和滚珠丝杠之间通过小余量过盈配合方式平键直连。其中，所述限摆机构为关节轴承限摆装置，包括小支耳；所述限摆机构的小支耳和所述支耳组件的大支耳平行设置。其中，所述控制驱动器包括通讯模块和三个电机控制驱动模块，每个所述电机控制驱动模块的输入端与所述通讯模块连接，输出端与一台机电伺服动作器连接；所述通讯模块通过RS422总线实现与当前机电伺服系统的上位机控制系统的通讯连接，并通过CAN总线实现与所述电机控制驱动模块的数据交换；每个所述电机控制驱动模块用于在当前机电伺服系统的上位机控制系统的控制下，采集与自身连接的机电伺服动作器的伺服电机的相电流、转动角位置以及机电伺服作动器的直线运动位移信号，通过SVPWM空间矢量控制方法得到6路PWM控制信号，并将所述6路PWM控制信号输出至与自身连接的机电伺服动作器，以实现对该机电伺服动作器的位置以及伺服电机的电流、速度的闭环控制。其中，所述电机控制驱动模块包括：CAN总线接口电路、DSP及外围电路、电流传感器、存储器电路、信号处理电路、A/D变换电路、旋变解码电路、开关电源变换电路；所述DSP及外围电路通过所述CAN总线接口电路与所述通讯模块连接；所述存储器电路与所述DSP及外围电路连接；所述DSP及外围电路的输出端连接待控制的机电伺服动作器；所述电流传感器用于采集与所述DSP及外围电路连接的机电伺服动作器的伺服电机的2相电流；所述电流传感器的输出端、与所述DSP及外围电路连接的机电伺服动作器的线位移传感器的输出端均与所述信号处理电路的输入端连接，所述信号处理电路用于对当前接收的伺服电机的相电流及机电伺服动作器的直线运动位移信号进行信号处理后提供给所述A/D变换电路进行A/D变换；所述A/D变换电路的输出端连接所述DSP及外围电路；所述旋变解码电路的输入端连接与所述DSP及外围电路连接的机电伺服动作器的旋转变压器输出端，所述旋变解码电路的输出端与所述DSP及外围电路连接；所述DSP及外围电路根据上位机控制系统发来的控制指令以及收到的与自身连接的机电伺服动作器的直线运动位移信号、伺服电机的相电流、伺服电机的转动角位置，通过SVPWM空间矢量控制方法得到6路PWM控制信号并输出至与自身连接的机电伺服动作器；所述开关电源变换电路分别与当前电机控制驱动模块中需供电的所有部件连接，为它们提供电源。其中，所述DSP及外围电路中的DSP为TMS320F2407A芯片。其中，所述电机控制驱动模块还包括：采用LM339四路比较器的过流保护电路；所述过流保护电路的输入端与所述电流传感器的输出端连接，所述过流保护电路的输出端与所述DSP及外围电路连接；所述过流保护电路用于比较判定所述电流传感器采集的伺服电机的2相电流中是否至少有一相电流超过对应的预定阈值，若是，则输出低电平，所述DSP及外围电路在所述过流保护电路输出低电平时切断6路PWM控制信号的输出。本技术的上述技术方案的有益效果如下：本技术提供的上述机电伺服系统采用1台控制驱动器控制3台机电伺服作动器，集成化程度高，而且通过合理选用机电伺服作动器中各组成部件以及优化设计部件之间的位置关系，有效减小了整个伺服系统的体积，提高了可靠性，该机电伺服系统相对于现有的伺服系统结构简单，维护容易，体积小、重量比现有的系统减少20％，且可靠性高，能够实现1拖3的高集成性要求。附图说明图1为本技术实施例提供的一种机电伺服系统结构示意图；图2为机电伺服作动器的俯视图；图3为图2的A-A剖视图；图4为图1中控制驱动器1的优选实时结构示意图；图5为图4中的电机控制驱动模本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种机电伺服系统，其特征在于，包括一台控制驱动器和三台机电伺服作动器；所述控制驱动器的输入端通过RS422总线与当前机电伺服系统的上位机控制系统连接，输出端和所述三台机电伺服作动器分别连接；所述控制驱动器用于接收当前机电伺服系统的上位机控制系统发来的控制指令，采集各机电伺服动作器的直线运动位移信号以及各机电伺服动作器的伺服电机的相电流、伺服电机的转动角位置，实现对所述三台机电伺服作动器的闭环控制。

【技术特征摘要】
1.一种机电伺服系统，其特征在于，包括一台控制驱动器和三台机电伺
服作动器；
所述控制驱动器的输入端通过RS422总线与当前机电伺服系统的上位机
控制系统连接，输出端和所述三台机电伺服作动器分别连接；所述控制驱动器
用于接收当前机电伺服系统的上位机控制系统发来的控制指令，采集各机电伺
服动作器的直线运动位移信号以及各机电伺服动作器的伺服电机的相电流、伺
服电机的转动角位置，实现对所述三台机电伺服作动器的闭环控制。
2.如权利要求1所述的机电伺服系统，其特征在于，每个所述机电伺服
作动器包括伺服电机、滚珠丝杠、导向机构、线位移传感器、旋转变压器、壳
体、螺栓组件、支耳组件、限摆机构；
所述伺服电机的一边轴端与所述滚珠丝杠连接，另一边轴端安装有所述旋
转变压器；所述支耳组件、限摆机构均安装于所述旋转变压器的外侧，且所述
限摆机构和支耳组件在机电伺服作动器的径向上对齐；所述导向机构具有一圆
柱形导向槽，所述滚珠丝杠的一侧轴设置于所述导向机构的导向槽内，在所述
伺服电机旋转时，所述滚珠丝杠在所述导向机构的导向槽内运动；所述螺栓组
件安装于所述导向机构的外侧轴端；所述线位移传感器与所述滚珠丝杠固定连
接；所述伺服电机、滚珠丝杠、导向机构、线位移传感器、旋转变压器、螺栓
组件、支耳组件均设置于所述壳体内；
所述控制驱动器通过所述旋转变压器采集所述伺服电机的转动角位置，并
通过所述线位移传感器采集所述机电伺服作动器的直线运动位移信号。
3.如权利要求2所述的机电伺服系统，其特征在于，所述滚珠丝杠为单
螺母固定式内循环滚珠丝杠，且通过增大钢球直径预紧。
4.如权利要求2所述的机电伺服系统，其特征在于，所述线位移传感器
采用直线、双联、接触式、带中心抽头的合成膜电位计；所述电位计的电刷组
件固定于所述滚珠丝杠的螺母上，两个电阻板片安装在所述壳体的两侧。
5.如权利要求2所述的机电伺服系统，其特征在于，所述伺服电机和滚
珠丝杠之间通过小余量过盈配合方式平键直连。
6.如权利要求2所述的机电伺服系统，其特征在于，所述限摆机构为关
节轴承限摆装置，包括小支耳；所述限摆机构的小支耳和所述支耳组件的大支
耳平行设置。
7.如权利要求1至6任一项所述的机电伺服系统，其特征在于，所述控
制驱动器包括通讯模块和三个电机控制驱动模块，每个所述电机控制驱动模块
的输入端与所述通讯模块连接，输出端与一台机电伺服动作器连接；
所述通讯模块通过RS422总线实现与当前机电伺服系统的上位机控制系
统的通讯连接，并通过CAN总线实现与所述电机控制驱动模块的数据交换；
每个所述电机控制驱动模块用...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑继贵，郑再平，黄玉平，高建华，李建明，王春明，
申请(专利权)人：北京精密机电控制设备研究所，中国运载火箭技术研究院，
类型：新型
国别省市：北京;11