[发明专利]一种基于位置环换向的电动舵机装置和控制方法

权利要求书

1.一种基于位置环换向的电动舵机装置，包括信号调理电路、DSP、数字隔离电路、驱动电路、主功率电路、无刷直流电机、传动齿轮组、舵面、电流传感器、位置传感器和通信电路，其特征在于：舵面偏角给定信号以模拟信号的形式送入，信号调理电路将其进行电压变换、滤波、限幅处理后经AD转换送入控制器DSP，DSP输出6路数字控制信号，经数字隔离后送给驱动电路转换成功率控制信号，功率控制信号通过控制主功率电路，从而控制无刷直流电动机工作，无刷直流电机通过传动齿轮组带动舵面偏转以跟随舵面偏角给定信号；无刷直流电机的母线电流经电流传感器采样反馈至DSP，实现电流环闭环控制；与传动齿轮组相连的角度传感器实时反馈舵面当前偏角，传给DSP，形成转速闭环；舵面当前偏角经通信电路传给上位机进行实时监测。

2.一种利用权利要求1所述装置的控制方法，其特征在于包括下述步骤：

第一步：将舵面偏角模拟给定信号送给控制板，信号调理电路对其进行前期处理，包括电压变换、滤波和限幅；

第二步：将经过前期处理的舵面偏角模拟给定信号通过AD采样送入控制器DSP为舵面偏角数字给定信号；

第三步：将速度环计数变量清零，用DSP读取角度传感器信号作为舵面偏角数字反馈信号，用舵面偏角数字给定信号减去舵面偏角数字反馈信号求出位置偏差；

第四步：进行位置环PID调节，根据位置偏差算出位置调节输出量，并且将其作为速度环给定，速度环给定有正负，记录速度环给定的正负号，以决定本控制周期的母线反馈电流的正负号；

第五步：将电流环计数变量清零，利用采集的舵面偏角数字反馈信号计算出舵面转速作为速度反馈，用速度环给定减去速度反馈得到速度偏差；

第六步：进行速度环PID调节，根据速度偏差算出速度环调节输出量，并将其作为电流环给定，电流环给定有正负，将速度环计数变量加1；

第七步：判断速度环PID调节次数是否达到设定次数n，n≤10，如果是，则返回第二步，如果否，则继续往下进行第八步控制；

第八步：将采集回来的母线反馈电流经过电压变换、滤波和限幅后通过AD采样送入DSP，然后与本控制周期的位置环输出的速度环给定的符号相乘，变成矢量，以作为电流环反馈；然后用电流环给定减去电流环反馈得到电流偏差；

第九步：进行电流PID调节，根据电流偏差算出电流环调节输出量，将电流环计数变量加1；

第十步：把电流环调节输出量变换成占空比信号，占空比信号有正负；

第十一步：将占空比信号经过数字隔离后通过驱动电路转换成功率控制信号，送给主功率电路，通过控制主功率电路里的MOSFET的开通和关断以控制舵面按控制规律偏转；

第十二步：判断电流环PID调节次数是否达到设定次数n，n≤10，如果是，则返回第五步，如果否，则返回第八步继续进行电流环调节。