一种具有多重电路安全保护功能的舵机控制系统技术方案

一种具有多重电路安全保护功能的舵机控制系统，包括数字信号处理器DSP、现场可编程门阵列FPGA、存储模块、第一隔离模块、舵机驱动模块、角度检测装置、信号调理模块、A/D转换模块、第二隔离模块、第一温度检测装置、第二温度检查装置、电流检测装置和电流保护模块；该系统同时具有过流保护、过温保护、浪涌保护、抗电磁干扰等多种防护功能，结构简单、保护全面，可有效提高舵机控制系统工作的可靠性。

A steering gear control system with multi circuit safety protection function

【技术实现步骤摘要】
一种具有多重电路安全保护功能的舵机控制系统
本技术涉及舵机智能控制
，尤其是涉及了一种具有多重电路安全保护功能的舵机控制系统。
技术介绍
舵机是导弹姿态控制系统中的执行机构，主要功能是接收弹上综合控制计算机发出的舵控制信号，计算舵面偏转角度并按照一定的控制规律输出控制信号，经功率驱动电路放大、输出带动舵轴转，实现对导弹的姿态控制。舵机系统在持续负载、频繁换向以及外部干扰等工况下会产生大电流，大电流对电机、驱动器等系统关键元器件产生冲击，可能造成电机、驱动器等器件损伤或失效，导致任务失败，因此在舵机系统设计时应充分考虑电流相应工况，采取保护策略。传统方法仅采用单一的电流限制保护措施，保护不全面，不能适用于复杂工况。
技术实现思路
为了克服
技术介绍
中的不足，本技术公开了一种具有多重电路安全保护功能的舵机控制系统，具有过流保护、过温保护、浪涌保护、抗电磁干扰等多种防护功能，结构简单，可靠性强。为实现上述目的，本技术采样如下技术方案：一种具有多重电路安全保护功能的舵机控制系统，包括数字信号处理器DSP、现场可编程门阵列FPGA、存储模块、第一隔离模块、舵机驱动模块、角度检测装置、信号调理模块、A/D转换模块、第二隔离模块、第一温度检测装置、第二温度检测装置、电流检测装置和电流保护模块；所述DSP和所述存储模块分别与所述FPGA相连；所述FPGA与所述第一隔离模块的输入端相连，所述第一隔离模块的输出端与所述舵机驱动模块的输入端相连，所述舵机驱动模块的输出端与舵机相连；所述角度检测装置的输入端与舵机相连，所述角度检测装置依次通过所述信号调理模块、所述A/D转换模块和所述第二隔离模块与所述FPGA相连；所述第一温度检测装置的输入端与舵机相连，所述第一温度检测装置的输出端与所述FPGA相连，所述第二温度检测装置的输入端与所述舵机驱动模块相连，所述第二温度检测装置的输出端与所述FPGA相连；所述电流检测装置的输入端与所述舵机驱动模块相连，所述电流检测装置通过所述电流保护模块与FPGA相连。优选的，所述第一隔离模块包括输入端RC滤波模块、防浪涌冲击模块、光耦隔离模块和输出端RC滤波模块。优选的，所述第二隔离模块包括光耦隔离模块和输出端RC滤波模块。优选的，所述电流保护模块包括输入端RC滤波模块和电压比较电路；所述电压比较电路由电压比较器LM339及其外围电路组成。优选的，所述信号调理模块包括用于进行角度信号放大的信号放大模块和用于进行信号抗混叠滤波的滤波模块。优选的，所述角度检测装置为安装在舵机主轴上的霍尔式角度传感器。优选的，所述第一温度检测装置和所述第二温度检测装置均为数字温度传感器。优选的，所述电流检测装置为霍尔电流传感器。优选的，所述存储模块为静态随机存储器SRAM。由于采用如上所述的技术方案，本技术具有如下有益效果：具有舵机自动过流保护功能，以避免舵机长期处于过流运行状态；同时对舵机和舵机驱动模块进行温度检测，提高了舵机系统过热保护能力；在控制系统主处理芯片的输入端和输出端均设置隔离模块，提高了舵机系统浪涌保护和抗电磁干扰能力；该系统结构简单、保护全面、可有效提高舵机控制系统工作的可靠性。附图说明图1为本技术舵机控制系统结构示意图；图2为本技术舵机控制系统第一隔离模块电路原理图；图3为本技术舵机控制系统第二隔离模块电路原理图；图4为本技术舵机控制系统电流保护模块电路原理图。图中：1、数字信号处理器DSP；2、现场可编程门阵列FPGA；3、存储模块；4、第一隔离模块；5、舵机驱动模块；6、角度检测装置；7、信号调理模块；8、A/D转换模块；9、第二隔离模块；10、第一温度检测装置；11、第二温度检测装置；12、电流检测装置；13、电流保护模块。具体实施方式通过下面的实施例可以详细的解释本技术，公开本技术的目的旨在保护本技术范围内的一切技术改进，本技术并不局限于下面的实施例。如图1所示，本技术一种具有多重电路安全保护功能的舵机控制系统包括数字信号处理器DSP1、现场可编程门阵列FPGA2、存储模块3、第一隔离模块4、舵机驱动模块5、角度检测装置6、信号调理模块7、A/D转换模块8、第二隔离模块9、第一温度检测装置10、第二温度检测装置11、电流检测装置12和电流保护模块13。所述FPGA2与所述第一隔离模块4的输入端相连，所述第一隔离模块4的输出端与所述舵机驱动模块5的输入端相连，所述舵机驱动模块5的输出端与舵机相连；DSP1主要用于进行相关控制算法实现，FPGA2主要用于逻辑控制，两者结合作为舵机控制系统的主处理模块，既可以实现复杂算法解算，又提高了运算速度和控制的灵活性；FPGA2将上位机发送的舵机运行指令传送给DSP1，DSP1结合舵机工作参数计算舵面偏转角度并生成控制信号，FPGA2通过第一隔离模块4将控制信号传送给舵机驱动模块5以控制舵机运行；第一隔离模块4将舵机驱动模块5与FPGA2进行电气隔离，避免了舵机驱动模块5中干扰信号对FPGA2造成影响。所述角度检测装置6的输入端与舵机相连，所述角度检测装置6依次通过信号调理模块7、A/D转换模块8和第二隔离模块9与FPGA2相连；角度检测装置6为安装在舵机主轴上的霍尔式角度传感器，用于进行舵机角度位置信号检测，并将其发送到信号调理模块7；信号调理模块7包括信号放大模块和滤波模块，用于对接收到的舵机角度位置信号进行放大滤波，以降低信号的频域交叉混叠；信号调理模块7将放大滤波后的舵机角度位置信号传送给A/D转换模块8，进行模拟量到数字量的转换；第二隔离模块9为FPGA2提供了输入端的数字隔离；FPGA2接收舵机角度位置信号后，对舵机实现闭环控制。所述第一温度检测装置10的输入端与舵机相连，第一温度检测装置10的输出端与FPGA2相连，所述第二温度检测装置11的输入端与舵机驱动模块5相连，第二温度检测装置11的输出端与FPGA2相连；第一温度检测装置10和第二温度检测装置11可选用数字温度传感器DS18B20，分别用于进行舵机驱动模块5和舵机的运行温度检测，并将温度检测信息传送到FPGA2中，如果某一路温度检测信息超过预设温度阈值，FPGA2向舵机驱动模块5发出复位控制命令，使舵机停止运行，实现过温保护。所述电流检测装置12的输入端与舵机驱动模块5相连，电流检测装置12通过电流保护模块13与FPGA2相连。电流检测装置12为霍尔电流传感器，用于实时采集舵机驱动模块5的工作电流，并将检测到的电流信号转换为电压信号，通过电流保护模块13与基准电压进行比较，当超过基准电压时，电流保护模块13向FPGA2发送信号，FPGA2向舵机驱动模块5发出复位控制命令，使舵机停止运行，实现过流保护。所述存储模块10为静态随机存储器SRAM，用于存储接收到的上位机指令信息、舵机驱动模块5和舵机工作温度阈值、舵机控制算法程序等相关信息本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有多重电路安全保护功能的舵机控制系统，其特征是：包括数字信号处理器DSP（1）、现场可编程门阵列FPGA（2）、存储模块（3）、第一隔离模块（4）、舵机驱动模块（5）、角度检测装置（6）、信号调理模块（7）、A/D转换模块（8）、第二隔离模块（9）、第一温度检测装置（10）、第二温度检测装置（11）、电流检测装置（12）和电流保护模块（13）；所述DSP（1）和所述存储模块（3）分别与所述FPGA（2）相连；所述FPGA（2）与所述第一隔离模块（4）的输入端相连，所述第一隔离模块（4）的输出端与所述舵机驱动模块（5）的输入端相连，所述舵机驱动模块（5）的输出端与舵机相连；所述角度检测装置（6）的输入端与舵机相连，所述角度检测装置（6）依次通过所述信号调理模块（7）、所述A/D转换模块（8）和所述第二隔离模块（9）与所述FPGA（2）相连；所述第一温度检测装置（10）的输入端与舵机相连，所述第一温度检测装置（10）的输出端与所述FPGA（2）相连，所述第二温度检测装置（11）的输入端与所述舵机驱动模块（5）相连，所述第二温度检测装置（11）的输出端与所述FPGA（2）相连；所述电流检测装置（12）的输入端与所述舵机驱动模块（5）相连，所述电流检测装置（12）通过所述电流保护模块（13）与FPGA（2）相连。/n...

【技术特征摘要】
1.一种具有多重电路安全保护功能的舵机控制系统，其特征是：包括数字信号处理器DSP（1）、现场可编程门阵列FPGA（2）、存储模块（3）、第一隔离模块（4）、舵机驱动模块（5）、角度检测装置（6）、信号调理模块（7）、A/D转换模块（8）、第二隔离模块（9）、第一温度检测装置（10）、第二温度检测装置（11）、电流检测装置（12）和电流保护模块（13）；所述DSP（1）和所述存储模块（3）分别与所述FPGA（2）相连；所述FPGA（2）与所述第一隔离模块（4）的输入端相连，所述第一隔离模块（4）的输出端与所述舵机驱动模块（5）的输入端相连，所述舵机驱动模块（5）的输出端与舵机相连；所述角度检测装置（6）的输入端与舵机相连，所述角度检测装置（6）依次通过所述信号调理模块（7）、所述A/D转换模块（8）和所述第二隔离模块（9）与所述FPGA（2）相连；所述第一温度检测装置（10）的输入端与舵机相连，所述第一温度检测装置（10）的输出端与所述FPGA（2）相连，所述第二温度检测装置（11）的输入端与所述舵机驱动模块（5）相连，所述第二温度检测装置（11）的输出端与所述FPGA（2）相连；所述电流检测装置（12）的输入端与所述舵机驱动模块（5）相连，所述电流检测装置（12）通过所述电流保护模块（13）与FPGA（2）相连。


2.如权利要求1所述的一种具有多重电路安全保护功能的舵机控制系统，其特征是：所述第一隔离模块（4）包括输入...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹辉，曹邦武，李道军，杨士义，
申请(专利权)人：洛阳雷云科技有限公司，
类型：新型
国别省市：河南;41