本发明专利技术公开了一种双轴旋转惯导转位机构驱动系统，其通过驱动器电路将三环PID控制器输出的PWM控制信号转换为用于控制无刷电机运行的PWM控制模式驱动信号，并通过驱动增益电路进行信号增益放大后，输出至双轴旋转惯导转位机构的无刷电机的控制端；同时，借助反馈信号采集电路采集无刷电机的转子位置、转子转速和三相电流，并反馈输出给三环PID控制器；三环PID控制器则根据设定的惯导转位目标控制指令输出相应的PWM控制信号至驱动器电路，并根据反馈信号采集电路所采集反馈的转子位置、转子转速和三相电流进行三环PID运算，对输出的PWM控制信号进行调整，以使得双轴旋转惯导转位机构的无刷电机的转位角符合旋转调制所需转位角要求。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及惯性导航领域，具体涉及一种双轴旋转惯导转位机构驱动系统。
技术介绍
1、惯性导航系统（inertial navigation system，ins，简称惯导）是一种不依赖于外部信息、也不向外部辐射能量的自主式导航系统。属于推算导航方式，即从一已知点的位置根据连续测得的运动体航向角和速度推算出其下一点的位置，因而可连续测出运动体的当前位置。惯性导航系统中的陀螺仪用来形成一个导航坐标系，使加速度计的测量轴稳定在该坐标系中，并给出航向和姿态角。
2、捷联式惯性导航系统(strap-down inertial navigation system，sins)是将加速度计和陀螺仪直接安装在载体上，在计算机中实时计算姿态矩阵，即计算出载体坐标系与导航坐标系之间的关系，从而把载体坐标系的加速度计信息转换为导航坐标系下的信息，然后进行导航计算。由于其具有可靠性高、功能强、重量轻、成本低、精度高以及使用灵活等优点，使得sins已经成为当今惯性导航系统发展的主流。
3、捷联惯性测量单元(inertial measurement unit，imu)是惯导系统的核心组件，是测量物体三轴姿态角(或角速率)以及加速度的装置，一般的，一个imu包含了三个单轴的加速度计和三个单轴的陀螺，加速度计检测物体在载体坐标系统独立三轴的加速度信号，而陀螺检测载体相对于导航坐标系的角速度信号，测量物体在三维空间中的角速度和加速度，并以此解算出物体的姿态。imu的输出信息的精度在很大程度上决定了系统的精度。在导航中有着很重要的应用价值。</p>4、捷联惯性导航系统中光纤陀螺的常值漂移是引起惯导系统导航误差的主要因素，需要通过对惯性测量单元周期性转动以调制imu的常值误差，减小对系统精度影响。在此过程中，转位机构需满足匀速平稳转动，其转位机构驱动方法至关重要。目前常见的驱动器不能直接适用于双轴旋转调制转位机构，存在imu在0°-360°任意位置，启动及精确稳定停止问题，以及驱动器电路结构复杂、调试难度大，体积过大等问题。
技术实现思路
1、针对上述现有技术的不足，本专利技术提供了一种双轴旋转惯导转位机构驱动系统，该系统通过三环pid控制器将反馈接收到的转位角信息与电流信息进行计算，从而控制驱动器电路驱动的的无刷直流电机旋转，调整转位角度，保证真实转位角符合imu旋转调制所需转位角要求。
2、为了解决上述技术问题，本专利技术采用了如下技术方案：
3、一种双轴旋转惯导转位机构驱动系统，包括：三环pid控制器、驱动器电路、驱动增益电路和反馈信号采集电路；
4、所述驱动器电路的信号输入端与所述三环pid控制器的控制信号输出端连接，驱动器电路的信号输出端通过驱动增益电路连接至双轴旋转惯导转位机构的无刷电机的控制端；所述驱动器电路用于将三环pid控制器输出的pwm控制信号转换为用于控制无刷电机运行的pwm控制模式驱动信号，并通过驱动增益电路进行信号增益放大后，输出至双轴旋转惯导转位机构的无刷电机的控制端；
5、所述反馈信号采集电路安装在双轴旋转惯导转位机构的无刷电机的工作电路侧，且反馈信号采集电路的信号输出端与三环pid控制器的反馈信号接收端相连接；所述反馈信号采集电路用于采集无刷电机的转子位置、转子转速和三相电流，并反馈输出给三环pid控制器；
6、所述三环pid控制器用于根据设定的惯导转位目标控制指令输出相应的pwm控制信号至驱动器电路，并根据反馈信号采集电路所采集反馈的转子位置、转子转速和三相电流进行三环pid运算，对输出的pwm控制信号进行调整，以使得双轴旋转惯导转位机构的无刷电机的转位角符合旋转调制所需转位角要求。
7、作为优选方案，所述反馈信号采集电路包括安装在双轴旋转惯导转位机构的无刷电机的工作电路侧的圆光栅测角电路和测流电路；所述圆光栅测角电路用于采集无刷电机的转位角度，并测算出无刷电机的转子位置、转子转速，输出至三环pid控制器的反馈信号接收端；所述测流电路用于采集无刷电机的三相电流，并输出至三环pid控制器的反馈信号接收端。
8、作为优选方案，所述反馈信号采集电路中的圆光栅测角电路还用于将无刷电机的转子位置输出至驱动器电路的反馈信号端；所述驱动器电路还用于根据反馈信号采集电路反馈的转子位置，对pwm控制模式驱动信号中的启动、停止、转向以及转速驱动信息进行调整。
9、作为优选方案，所述圆光栅测角电路采用26位的圆光栅编码器，且所述圆光栅测角电路的采样时间小于所述三环pid控制器的循环控制时间。
10、作为优选方案，所述驱动增益电路包括mosfet三相电桥电路和自举电路；所述mosfet三相电桥电路的三相半桥上臂与驱动器电路的信号输出端相连接，mosfet三相电桥电路的三相半桥下臂通过所述自举电路与连接双轴旋转惯导转位机构的无刷电机的控制端相连接。
11、作为优选方案，所述三环pid控制器选用stm32f407igt6芯片；所述驱动器电路采用drv8323rsrgzr芯片。
12、作为优选方案，所述三环pid控制器以三环pid控制策略对输出的pwm控制信号进行调整，包括位置环、转速环和电流环；
13、所述位置环以转子位置目标控制值与反馈的转子位置之差作为输入，通过pid运算输出调整的转子位置控制信号，其中pid运算采用比例调节运算和积分调节运算；
14、所述速度环以转子转速目标控制值与反馈的转子转速之差和位置环输出综合作为输入，通过pid运算输出调整的转子转速控制信号，其中pid运算采用比例调节运算和积分调节运算；
15、所述电流环以三相电流目标控制值与反馈的三相电流之差和速度环输出综合作为输入，通过pid运算输出调整的三相电流控制信号，其中pid运算采用比例调节运算、积分调节运算和微分调节运算。
16、与现有技术相比，本专利技术技术原理具有如下有益效果：
17、1、本专利技术的双轴旋转惯导转位机构驱动系统，通过驱动器电路将三环pid控制器输出的pwm控制信号转换为用于控制无刷电机运行的pwm控制模式驱动信号，并通过驱动增益电路进行信号增益放大后，输出至双轴旋转惯导转位机构的无刷电机的控制端；同时，借助反馈信号采集电路采集无刷电机的转子位置、转子转速和三相电流，并反馈输出给三环pid控制器；三环pid控制器则根据设定的惯导转位目标控制指令输出相应的pwm控制信号至驱动器电路，并根据反馈信号采集电路所采集反馈的转子位置、转子转速和三相电流进行三环pid运算，对输出的pwm控制信号进行调整，以使得双轴旋转惯导转位机构的无刷电机的转位角符合旋转调制所需转位角要求。由此，使得本专利技术的双轴旋转惯导转位机构驱动系统实现双轴惯导转位机构转位受控，提高转位精确度和响应速度的技术目的。
18、2、本专利技术的双轴旋转惯导转位机构驱动系统，还通过对三环pid控制器、驱动器电路、驱动增益电路和反馈信号采集电路各部分的芯片及电路选择，有效解决了驱动器电路结构本文档来自技高网
...
【技术保护点】
1.一种双轴旋转惯导转位机构驱动系统，其特征在于，包括：三环PID控制器、驱动器电路、驱动增益电路和反馈信号采集电路；
2.根据权利要求1所述双轴旋转惯导转位机构驱动系统，其特征在于，所述反馈信号采集电路包括安装在双轴旋转惯导转位机构的无刷电机的工作电路侧的圆光栅测角电路和测流电路；所述圆光栅测角电路用于采集无刷电机的转位角度，并测算出无刷电机的转子位置、转子转速，输出至三环PID控制器的反馈信号接收端；所述测流电路用于采集无刷电机的三相电流，并输出至三环PID控制器的反馈信号接收端。
3.根据权利要求2所述双轴旋转惯导转位机构驱动系统，其特征在于，所述反馈信号采集电路中的圆光栅测角电路还用于将无刷电机的转子位置输出至驱动器电路的反馈信号端；所述驱动器电路还用于根据反馈信号采集电路反馈的转子位置，对PWM控制模式驱动信号中的启动、停止、转向以及转速驱动信息进行调整。
4.根据权利要求2所述双轴旋转惯导转位机构驱动系统，其特征在于，所述圆光栅测角电路采用26位的圆光栅编码器，且所述圆光栅测角电路的采样时间小于所述三环PID控制器的循环控制时间。</p>5.根据权利要求1所述双轴旋转惯导转位机构驱动系统，其特征在于，所述驱动增益电路包括MOSFET三相电桥电路和自举电路；所述MOSFET三相电桥电路的三相半桥上臂与驱动器电路的信号输出端相连接，MOSFET三相电桥电路的三相半桥下臂通过所述自举电路与连接双轴旋转惯导转位机构的无刷电机的控制端相连接。
6.根据权利要求1所述双轴旋转惯导转位机构驱动系统，其特征在于，所述三环PID控制器选用STM32F407IGT6芯片；所述驱动器电路采用DRV8323RSRGZR芯片。
7.根据权利要求1所述双轴旋转惯导转位机构驱动系统，其特征在于，所述三环PID控制器以三环PID控制策略对输出的PWM控制信号进行调整，包括位置环、转速环和电流环；
...
【技术特征摘要】
1.一种双轴旋转惯导转位机构驱动系统，其特征在于，包括：三环pid控制器、驱动器电路、驱动增益电路和反馈信号采集电路；
2.根据权利要求1所述双轴旋转惯导转位机构驱动系统，其特征在于，所述反馈信号采集电路包括安装在双轴旋转惯导转位机构的无刷电机的工作电路侧的圆光栅测角电路和测流电路；所述圆光栅测角电路用于采集无刷电机的转位角度，并测算出无刷电机的转子位置、转子转速，输出至三环pid控制器的反馈信号接收端；所述测流电路用于采集无刷电机的三相电流，并输出至三环pid控制器的反馈信号接收端。
3.根据权利要求2所述双轴旋转惯导转位机构驱动系统，其特征在于，所述反馈信号采集电路中的圆光栅测角电路还用于将无刷电机的转子位置输出至驱动器电路的反馈信号端；所述驱动器电路还用于根据反馈信号采集电路反馈的转子位置，对pwm控制模式驱动信号中的启动、停止、转向以及转速驱动信息进行调整。
4.根据权利要求2所...
【专利技术属性】
技术研发人员：张骏铭，苏俊，董浩宬，
申请(专利权)人：重庆华渝电气集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。