一种舵伺服系统驱动控制电路及控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种舵伺服系统驱动控制电路及其控制方法；其电路包括控制电路、逻辑电路、驱动电路以及控制信号接口；控制电路第一输入端与控制信号接口连接，控制电路第二输入端与被控制的舵伺服系统电动伺服机构反馈接口连接；逻辑电路输入端与控制电路输出端连接；驱动电路输入端与逻辑电路输出端连接，输出端用于连接电动伺服机构；控制信号接口接入位置控制电压信号、位置反馈电压信号及速度反馈信号；控制电路根据从控制信号接口接收的信号生成方向控制信号、方向信号和使能信号；逻辑电路根据方向控制信号、方向信号和使能信号进行逻辑运算生成开关控制信号；驱动电路根据开关控制信号驱动电动伺服机构偏转，形成位置闭环控制；具有尺寸小、驱动功耗低的特点。

A driving control circuit and control method for rudder servo system

The invention discloses a driving and controlling circuit of a rudder servo system and a control method thereof; the circuit comprises a control circuit, a logic circuit, a driving circuit and a control signal interface; the first input of the control circuit is connected with the control signal interface; and the second input of the control circuit is inversely connected with the electric servo mechanism of the rudder servo system under control. Feed interface connection; Logic circuit input terminal and control circuit output terminal connection; Drive circuit input terminal and logic circuit output terminal connection, output terminal for connecting electric servo mechanism; Control signal interface access position control voltage signal, position feedback voltage signal and speed feedback signal; Control circuit according to slave control The signal received by the signal interface generates the direction control signal, the direction signal and the enable signal; the logic circuit generates the switch control signal according to the direction control signal, the direction signal and the enable signal; the driving circuit drives the electric servo mechanism to deflect according to the switch control signal, and forms the position closed-loop control; has the ruler. Small size and low power consumption.

【技术实现步骤摘要】
一种舵伺服系统驱动控制电路及控制方法
本专利技术属于机电控制
，更具体地，涉及一种舵伺服系统驱动控制电路及控制方法。
技术介绍
随着微电子技术、电力电子技术、计算机技术、现代控制技术、材料技术的快速发展以及机电制造工艺水平的逐步提高，伺服技术已迎来了新的发展阶段，对舵伺服驱动器的功耗、体积、成本的要求也不断提高。目前，国内绝大多数舵伺服系统采用光耦驱动设计技术，这类设计方案可实现对PWM脉宽波形进行100％调制，但需要上桥臂的每个光耦进行单独供电，增加了电源模块的数量并且增加了产品驱动控制功耗，极大增加了设计成本。这是舵伺服系统光耦驱动方案的固有缺陷，很难得到有效解决。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种低功耗、小体积、低成本的舵伺服系统驱动控制电路及控制方法。为实现本专利技术目的，提供了一种舵伺服系统驱动控制电路，包括控制电路、逻辑电路、驱动电路、控制信号接口；控制电路的第一输入端与控制信号接口连接，控制电路的第二输入端与被控制的舵伺服系统电动伺服机构的反馈接口连接；逻辑电路的输入端与控制电路的输出端连接；驱动电路的输入端与逻辑电路的输出端连接；驱动电路的输出端用于连接电动伺服机构；其中，控制信号接口用于接入位置控制电压信号、位置反馈电压信号及速度反馈信号；控制电路用于根据从控制信号接口接收到的信号生成方向控制信号、方向信号和使能信号；逻辑电路用于根据接收的方向控制信号、方向信号和使能信号进行逻辑运算生成开关控制信号；驱动电路用于根据上述开关控制信号驱动电动伺服机构偏转，由此形成位置闭环控制；优选的，上述舵伺服系统驱动控制电路，其逻辑电路包括集成驱动芯片D1、定时器D2、第一二极管V1、第二二极管V2、第三二极管V3、稳压二极管V4、第一电容C1、第二电容C2、自举电容C3、第四电容C4、升压电容C5、第六电容C6、第一可调电阻R1、第二电阻R2；其中，第一可调电阻R1的一端通过第二电容C2与第四电容C4连接，第一可调电阻R1的另一端通过升压电容C5与第三二极管V3的阳极连接，第三二极管V3与集成驱动芯片D1连接；第二二极管V2、稳压二极管V4、第四电容C4并联后与电动伺服机构的U相连接，第二二极管V2的阴极连接至所述升压电容C5，稳压二极管V4的阳极通过第二电阻R2接地；第一二极管V1的阳极与电源+15V连接，阴极与第三二极管V3的阴极连接；集成驱动控制电路D1与第一电容C1、第六电容C6并联后接+15V，另一端接地；自举电容C3一端与D1连接，另一端与电动伺服机构的U相连接；集成驱动芯片D1的输入端与控制电路连接。优选的，上述舵伺服系统驱动控制电路，还包括用于给的集成驱动芯片D1供电的充电泵电路。为实现本专利技术目的，本专利技术还提供了一种舵伺服系统的控制方法，包括下述步骤：(1)通过RS422通讯接口接收伺服系统的位置参考值、位置反馈信号和速度反馈信号并进行比例积分运算处理获得误差控制量；(2)判断上述误差控制量是否为正，若是，则进入步骤(3)；若否则进入步骤(4)；(3)将输入信号方向控制信号、方向信号和使能信号通过逻辑电路进行运算，生成开关控制信号以驱动伺服机构逆时针偏转；(4)将输入信号方向控制信号、方向信号和使能信号通过逻辑电路进行运算，生成开关控制信号以驱动伺服机构顺时针偏转；(5)根据位置参考值判断伺服系统是否到达当前位置，若是则控制量输出为零；若否则返回至步骤(1)重新计算误差控制量。优选地，上述舵伺服系统的控制方法中，步骤(1)中进行比例积分运算处理的方法具体如下：根据公式进行比例积分运算处理；其中，u(k)为误差控制量，Kp为比例系数；Kd为速度误差系数；e(k)为位置参考与位置反馈的误差，speedref为参考速度反馈值，speedact为实际速度反馈值，为误差积分环节，e(i)为积分量，Ki为积分系数，i是指积分变量，k是指积分总次数。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：本专利技术提供的舵伺服集成驱动控制电路，采用集成驱动芯片进行设计，只需一路电源供电即可，与传统舵伺服取得系统相比具有功耗低、体积小、成本低等特点。本专利技术针对舵伺服驱动控制电路设计满足要求的充电泵电路，以解决由于上桥臂导通时供电电源无法通过二极管对自举电容进行充电以维持高端功率管导通的问题，实现了100％脉宽调制。附图说明图1是本专利技术提供的舵伺服系统驱动控制电路的实施例的功能框图；图2是本专利技术提供的舵伺服系统驱动控制电路的实施例中控制信号流向示意图；图3是实施例提供的舵伺服系统驱动控制电路的示意图之一；图4是实施例提供的舵伺服系统驱动控制电路的示意图之二；图5是本专利技术实施例提供的舵伺服系统控制方法的流程示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。本专利技术提供的舵伺服系统驱动控制电路及其控制方法，将系统给定信号和位置反馈信号经过数字信号处理后产生方向控制信号、方向信号和使能信号，经逻辑电路进行运算后，生成开关控制信号以驱动伺服机构逆时针偏转；由位置传感器产生的位置信号反馈到控制电路形成舵机位置控制环；电机霍尔信号则被用于计算电机速度反馈信号，从而实现舵伺服系统的转速闭环控制。参照图1～4，是本专利技术提供的舵伺服系统驱动控制电路的实施例；该取得包括控制电路、逻辑电路、驱动电路、控制信号接口；控制电路的第一输入端与控制信号接口连接，控制电路的第二输入端与被控制的舵伺服系统电动伺服机构的反馈接口连接；逻辑电路的输入端与控制电路的输出端连接；驱动电路的输入端与逻辑电路的输出端连接；驱动电路的输出端用于连接电动伺服机构；其中，控制电路用于根据从控制信号接口接收到的系统给定信号和位置反馈信号生成方向控制信号、方向信号和使能信号；逻辑电路用于根据接收的方向控制信号、方向信号和使能信号进行逻辑运算生成开关控制信号；驱动电路用于根据上述开关控制信号驱动电动伺服机构偏转；控制信号接口用于接入接收位置控制电压信号、位置反馈电压信号及速度反馈信号；控制电路1通过控制信号接口5的RS422接口接收位置控制电压信号，并与位置反馈电压信号及速度反馈信号经控制算法处理后产生控制量，经驱动器输出给舵伺服机构4，从而完成位置闭环控制。实施例中，逻辑电路参照图3，包括集成驱动芯片D1、定时器D2、第一二极管V1、第二二极管V2、第三二极管V3、稳压二极管V4、第一电容C1、第二电容C2、自举电容C3、第四电容C4、升压电容C5、第六电容C6、第一可调电阻R1、第二电阻R2；其中，第一可调电阻R1的一端通过第二电容C2与第四电容C4连接，第一可调电阻R1的另一端通过升压电容C5与第三二极管V3的阳极连接，第三二极管V3与集成驱动芯片D1连接；第二二极管V2、稳压二极管V4、第四电容C4并联后与电动伺服机构的U相连接，第二二极管V2的阴极连接至所述升压电容C5，稳压二极管V4的阳极通过第二电阻R2接地；第一二极管V1的阳极与电源+15V连接，阴极与第三本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种舵伺服系统驱动控制电路，其特征在于，包括控制电路、逻辑电路、驱动电路以及控制信号接口；所述控制电路的第一输入端与控制信号接口连接，控制电路的第二输入端与被控制的舵伺服系统电动伺服机构的反馈接口连接；逻辑电路的输入端与控制电路的输出端连接；驱动电路的输入端与逻辑电路的输出端连接；驱动电路的输出端用于连接电动伺服机构；所述控制信号接口用于接入位置控制电压信号、位置反馈电压信号及速度反馈信号；控制电路用于根据从控制信号接口接收到的信号生成方向控制信号、方向信号和使能信号；逻辑电路用于根据接收的方向控制信号、方向信号和使能信号进行逻辑运算生成开关控制信号；驱动电路用于根据所述开关控制信号驱动电动伺服机构偏转，由此形成位置闭环控制。

【技术特征摘要】
1.一种舵伺服系统驱动控制电路，其特征在于，包括控制电路、逻辑电路、驱动电路以及控制信号接口；所述控制电路的第一输入端与控制信号接口连接，控制电路的第二输入端与被控制的舵伺服系统电动伺服机构的反馈接口连接；逻辑电路的输入端与控制电路的输出端连接；驱动电路的输入端与逻辑电路的输出端连接；驱动电路的输出端用于连接电动伺服机构；所述控制信号接口用于接入位置控制电压信号、位置反馈电压信号及速度反馈信号；控制电路用于根据从控制信号接口接收到的信号生成方向控制信号、方向信号和使能信号；逻辑电路用于根据接收的方向控制信号、方向信号和使能信号进行逻辑运算生成开关控制信号；驱动电路用于根据所述开关控制信号驱动电动伺服机构偏转，由此形成位置闭环控制。2.如权利要求1所述的舵伺服系统驱动控制电路，其特征在于，所述逻辑电路包括集成驱动芯片D1、定时器D2、第一二极管V1、第二二极管V2、第三二极管V3、稳压二极管V4、第一电容C1、第二电容C2、自举电容C3、第四电容C4、升压电容C5、第六电容C6、第一可调电阻R1、第二电阻R2；所述第一可调电阻R1的一端通过第二电容C2与第四电容C4连接，第一可调电阻R1的另一端通过升压电容C5与第三二极管V3的阳极连接，第三二极管V3与集成驱动芯片D1连接；第二二极管V2、稳压二极管V4、第四电容C4并联后与电动伺服机构的U相连接，第二二极管V2的阴极连接至所述升压电容C5，稳压二极管V4的阳极通过第二电阻R2接地；第一二极管V1的阳极与电源+15V连接，阴...

【专利技术属性】
技术研发人员：李福瑞，潘思思，刘佳，何家远，
申请(专利权)人：湖北三江航天红峰控制有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42