[发明专利]一种直流电机型力促动器的电控装置

说明书

原申请的申请日：2010.04.22

原申请的申请号：201010152279.7

原申请的发明名称：一种直流电机型力促动器的控制方法及电控装置

技术领域

本发明涉及天文望远镜主动光学系统，具体涉及一种力促动器的控制系统。

背景技术

力促动器作为大型天文望远镜主动光学系统中的重要组成部分，它通过施加压力或拉力实时改变主镜镜面的形状，以修正由于重力、温度和风力等因素造成的镜面形变。为了达到所需要的面形精度，每个力促动器对镜面施加力的精度要求达到毫牛顿级(mN)，并且要求的输出力在几分钟甚至十几分钟的时间内具有很高的稳定性。这种技术解决了大型天文望远镜主镜面的制造难题，但对控制系统提出了非常高的要求。

现有力促动器按执行机构的不同，可分为直流电机型和步进电机型两种。一般直流电机型力促动器需要配置位置传感器，以便进行电机位置、速度调节，例如VST望远镜主动光学系统中的力促动器安装有LVDT位置传感器，VLT望远镜中的力促动器安装有编码器，这两种方式无疑增加了系统的成本和复杂度；所述步进电机型力促动器充分利用步距角可细分控制的优点，无需外部位置传感器即可实现力促动器输出力的平稳调节，但由于步进电机本身的控制及驱动方式，也决定了该系统具有连线多、驱动电路复杂的缺点，例如在中国发明专利申请号为01113669.3，公开号(公告号)：CN1343898，专利名称《大型天文望远镜中力促动器的电控系统》的说明书中，提出了一种大型天文望远镜中力促动器的电控系统，该系统采用的就是步进电机驱动，并且该步进电机型力促动器的控制采用开环控制，或者是简单的力闭环控制，另外，在中国发明专利申请号为200510094193.2，公开号(公告号)：CN1752791，专利名称《大型天文望远镜中力促动器的智能控制系统》的说明书中，提出了一种包括控制系统软件在内的大型天文望远镜中力促动器的控制系统，该系统仍采用的步进电机驱动，在算法实现上采用的也是单一的力闭环控制，且使用简单的比例控制器，但是采用这种控制策略对系统中存在的非线性以及外界扰动的抑制是有限的。

发明内容

本发明为了解决现有步进电机作为力促动器时驱动电路复杂，在算法实现上采用单一的力闭环控制，采用直流电机需要配置外部位置传感器，并且输出力的精度低、稳定性差的问题，提供一种直流电机型力促动器的电控装置。

一种直流电机型力促动器的电控装置，包括通信单元、通信单元、控制系统、数模转换器、传感器接口、直流电机接口、数字接口；它还包括力采集单元、功率放大器、电流控制器和电流采样单元；

所述控制系统输入端分别与通信单元的输出端、数字接口的输出端、功率放大器的输入端和力采集单元的输出端连接；控制系统分别通过通信单元读取力设定值，通过力采集单元读取力反馈值对其进行操作，通过数字接口读取力促动器的输出力的限位状态信息；数模转换器的输入端与控制系统的输出端连接，所述数模转换器将控制系统输出的电流设定值由数字信号转换为模拟信号，以提供给电流控制器；所述电流控制器的输出端与功率放大器的输入端连接，功率放大器的输出端分别与直流电机接口和电流采样单元连接；所述电流采样单元用来采集电流控制器提供的电流反馈值，所述电流控制器还用来控制直流电机的电枢电流，保证电流的快速、稳定输出，提高力矩刚度，同时抑制外界扰动；功率放大器用来将电流驱动信号放大，以驱动直流电机的转动；数字接口的输出端与功率放大器的另一个输入端连接，数字接口用来接入力促动器的限位状态信息，保证力促动器在到达限位位置后，及时停止直流电机的转动，避免力促动器的输出力超出规定的安全范围；所述力采集单元的输入端与传感器接口连接，力采集单元通过传感器接口获得力促动器的输出力；传感器接口与电源模块连接。

本发明的有益效果：本发明针对直流电机型力促动器采用的控制方法及电控装置，无需使用额外的位置传感器，同时降低了力促动器电控系统的复杂度，有效的提高了力促动器的控制精度和稳定性，本发明采用三闭环的控制策略对力促动器本身具有的非线性及外界扰动起到了抑制作用。

附图说明

图1是本发明控制方法原理图；

图2为本发明电控装置的结构示意图。