电动舵机控制量增量处理及换向防短路控制方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种电动舵机控制量增量处理及换向防短路控制方法及装置，方法包括：控制量增量处理步骤：将前一控制周期的输出控制量分成大于0、小于0或等于0三种情况，结合当前控制量的大小和符号，分别对当前控制量的幅度进行动态调整后输出控制量增量处理的当前输出控制量；换向防短路控制步骤：根据输入的换向防短路控制输入量与前一控制周期的输出控制量的符号变化，对电动舵机驱动器控制方向和控制量大小进行处理，执行换向防短路输出逻辑，输出换向防短路控制的当前输出控制量。本发明专利技术采用非线性的方法，解决电动舵机指令快速变化时电动舵机发热及驱动器换向短路问题。时电动舵机发热及驱动器换向短路问题。时电动舵机发热及驱动器换向短路问题。

【技术实现步骤摘要】
电动舵机控制量增量处理及换向防短路控制方法及装置


[0001]本专利技术属于电动舵机控制
，具体涉及一种电动舵机控制量增量处理及换向防短路控制方法及装置。

技术介绍

[0002]电动舵机用于带动空气舵、喷管等姿态控制装置偏转，实现飞行器姿态控制。电动舵机具有体积小、效率高、寿命长、免维护周期长等优点，应用广泛。为保证电动舵机时域、频域跟踪性能及可靠性、热性能，先进的控制算法尤为关键。常用的控制方法主要有反馈控制、反馈加前馈复合控制等，如状态空间控制、PID控制、PID+指令速度前馈控制、PID+指令速度前馈+指令加速度前馈控制等。这些控制算法计算得到控制量并输出到驱动器，驱动电机旋转，改变输出轴位置。当电动舵机跟随指令急剧变化时，控制量也急剧变化，控制量直接输出对驱动器动态响应能力要求较高，容易造成驱动器短路故障、过热故障等。
[0003]为提高电动舵机的可靠性及热性能，降低对驱动器的动态特性要求，现有技术方案有控制器滤波器算法、指令识别算法、PWM开通延时算法等。其中，控制器滤波器算法通过增加低通、带通等滤波算法，滤除控制量的高频成分，将急剧变化的控制量平缓化，虽然可以改善电动舵机高频响应的热特性，但是滤波器带来的相位滞后严重影响电动舵机时域、频域跟踪性能，且无法提高驱动器换向防短路能力；指令识别算法提取指令信号特征，针对不同的指令信号有针对性的改变控制参数，在试验室条件下测试特定典型指令时效果较好，但是存在指令误识别风险，不适合实际应用中根据飞行器姿态实时解算的飞行指令；PWM开通延时算法通过增加开通延时时间，保证驱动器同一桥臂开关管先关断后开通，有效防止驱动器换向短路，但是对于广泛应用的三相全桥式驱动器，为六路PWM增加开通延时资源开销较大，对驱动器的动态特性要求不变，且无法提升控制量急剧变化时电动舵机的热性能。

技术实现思路

[0004]鉴于上述的分析，本专利技术旨在公开了一种电动舵机控制量增量处理及换向防短路控制方法及装置，可以有效提高电动舵机的可靠性及热性能，降低对驱动器的动态特性要求。
[0005]本专利技术公开了一种电动舵机控制量增量处理及换向防短路控制方法，包括：
[0006]控制量增量处理步骤：将前一控制周期的输出控制量分成大于0、小于0或等于0三种情况，结合当前控制量的大小和符号，分别对当前控制量的幅度进行动态调整后输出第一控制量；所述第一控制量作为控制量增量处理的当前输出控制量；
[0007]换向防短路控制步骤：根据输入的换向防短路控制输入量与前一控制周期的输出控制量的符号变化，对电动舵机驱动器控制方向和控制量大小进行处理，执行换向防短路输出逻辑，输出第二控制量；所述第二控制量作为换向防短路控制的当前输出控制量；所述换向防短路控制输入量为控制量增量处理步骤中的当前控制量或第一控制量。
[0008]进一步地，在控制量增量处理步骤中，当前一控制周期的输出控制量大于0时，判断当前控制量和前一控制周期的输出控制量差值的是否大于控制量增量；是，则以控制量增量对前一控制周期的输出控制量进行数值增加后赋给第一控制量；否，则判断当前控制量是否小于负的零位控制量；是，则对第一控制量置零；否，则将当前控制量数值赋给第一控制量。
[0009]进一步地，在控制量增量处理步骤中，当前一控制周期的输出控制量小于0时，判断前一控制周期的输出控制量和当前控制量的差值是否大于控制量增量；是，则以控制量增量对前一控制周期的输出控制量进行数值减小后数值赋给第一控制量；否，则判断当前控制量是否大于零位控制量；是，则第一控制量置零；否，则将当前控制量数值赋给第一控制量。
[0010]进一步地，在控制量增量处理步骤中，当前一控制周期的输出控制量等于0时，
[0011]当前控制量大于正的控制量增量时，以正的控制量增量对当前控制量进行幅度增加后赋给第一控制量；
[0012]当前控制量小于负的控制量增量时，以负控制量增量对当前控制量进行幅度减小后数值赋给第一控制量；
[0013]判断当前控制量在正、负控制量增量之间时，则将当前控制量数值赋给第一控制量。
[0014]进一步地，所述控制量增量和零位控制量大于零，并小于控制系统允许的最大控制量。
[0015]进一步地，所述换向防短路控制输入量为控制量增量处理步骤中的第一控制量时，所述换向防短路控制步骤包括：
[0016]对第二控制量进行赋值；将第一控制量数值赋给第二控制量；
[0017]根据第二控制量的数值大小和符号对控制方向变量、当前控制量方向变量进行赋值；
[0018]判断当前控制量方向变量与前一控制周期的控制量方向变量数值是否恒等；是，则将当前控制方向变量和第二控制量数值输出，作为换向防短路控制的当前输出控制量的控制方向和控制量；否，则通过对第二控制量进行时延和数值调整，进行防短路控制；
[0019]将当前控制量方向变量数值赋给前一时刻控制量方向变量。
[0020]进一步地，所述根据第二控制量数值大小和符号对控制方向变量、当前控制量方向变量进行赋值包括：
[0021]当第二控制量大于零时；
[0022]控制方向变量赋值为1；当前控制量方向变量赋值为1；
[0023]当第二控制量小于零时；
[0024]控制方向变量赋值为0；当前控制量方向变量赋值为0；将第二控制量数值符号取反，变为正数据；
[0025]当第二控制量等于零时；
[0026]控制量方向变量与前一控制周期保持相同，并将前一控制周期的控制量方向变量数值赋给当前控制量方向变量。
[0027]进一步地，所述通过对第二控制量进行时延和数值调整进行防短路控制包括：
[0028]1)输出零控制量；所述零控制量的数值为零；
[0029]2)对第二控制量进行第一防短路延时；
[0030]3)输出当前控制量方向变量；
[0031]4)对当前控制量进行第二防短路延时；
[0032]5)调整第二控制量的数值后输出。
[0033]进一步地，所述调整后的第二控制量的数值为motor_percent
×
k，其中k为衰减系数；所述衰减系数大于零小于等于1；所述motor_percent为调整前的第二控制量的数值。
[0034]本专利技术还公开了一种电动舵机控制量增量处理及换向防短路控制装置，包括：控制量增量处理模块：将前一控制周期的输出控制量分成大于0、小于0或等于0三种情况，结合当前控制量的大小和符号，分别对当前控制量的幅度进行动态调整后输出第一控制量；所述第一控制量作为控制量增量处理的当前输出控制量；
[0035]换向防短路控制模块：根据输入的换向防短路控制输入量与前一控制周期的输出控制量的符号变化，对电动舵机驱动器控制方向和控制量大小进行处理，执行换向防短路输出逻辑，输出第二控制量；所述第二控制量作为换向防短路控制的当前输出控制量；所述换向防短路控制输入量为与控制量增量处理中相同的当前控制量或为控制量增量处理输出本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电动舵机控制量增量处理及换向防短路控制方法，其特征在于，包括：控制量增量处理步骤：将前一控制周期的输出控制量分成大于0、小于0或等于0三种情况，结合当前控制量的大小和符号，分别对当前控制量的幅度进行动态调整后输出第一控制量；所述第一控制量作为控制量增量处理的当前输出控制量；换向防短路控制步骤：根据输入的换向防短路控制输入量与前一控制周期的输出控制量的符号变化，对电动舵机驱动器控制方向和控制量大小进行处理，执行换向防短路输出逻辑，输出第二控制量；所述第二控制量作为换向防短路控制的当前输出控制量；所述换向防短路控制输入量为控制量增量处理步骤中的当前控制量或第一控制量。2.根据权利要求1所述的电动舵机控制量增量处理及换向防短路控制方法，其特征在于，在控制量增量处理步骤中，当前一控制周期的输出控制量大于0时，判断当前控制量和前一控制周期的输出控制量差值的是否大于控制量增量；是，则以控制量增量对前一控制周期的输出控制量进行数值增加后赋给第一控制量；否，则判断当前控制量是否小于负的零位控制量；是，则对第一控制量置零；否，则将当前控制量数值赋给第一控制量。3.根据权利要求1所述的电动舵机控制量增量处理及换向防短路控制方法，其特征在于，在控制量增量处理步骤中，当前一控制周期的输出控制量小于0时，判断前一控制周期的输出控制量和当前控制量的差值是否大于控制量增量；是，则以控制量增量对前一控制周期的输出控制量进行数值减小后数值赋给第一控制量；否，则判断当前控制量是否大于零位控制量；是，则第一控制量置零；否，则将当前控制量数值赋给第一控制量。4.根据权利要求1所述的电动舵机控制量增量处理及换向防短路控制方法，其特征在于，在控制量增量处理步骤中，当前一控制周期的输出控制量等于0时，当前控制量大于正的控制量增量时，以正的控制量增量对当前控制量进行幅度增加后赋给第一控制量；当前控制量小于负的控制量增量时，以负控制量增量对当前控制量进行幅度减小后数值赋给第一控制量；判断当前控制量在正、负控制量增量之间时，则将当前控制量数值赋给第一控制量。5.根据权利要求1所述的电动舵机控制量增量处理及换向防短路控制方法，其特征在于，所述控制量增量和零位控制量大于零，并小于控制系统允许的最大控制量。6.根据权利要求1所述的电动舵机控制量增量处理及换向防短路控制方法，其特征在于，所述换向防短路控制输入量为控制量增量处理步骤中的第一控制量时，所述换向防短路控制步骤包括：对第二控制量进...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘超，魏厚震，余东东，刘冠达，李磊，方豪，商书宇，王皓，宋贯华，
申请(专利权)人：北京机械设备研究所，
类型：发明
国别省市：