[发明专利]高精度容错式自驱座圈系统

说明书

本发明涉及高精度容错式自驱座圈系统，包括容错电机系统、位置传感器、滑环、载荷；容错电机系统由容错电机、容错驱动拓扑和容错控制器三部分组成，在容错电机或者容错驱动拓扑单独或者同时发生故障时，通过采用容错控制技术，均能保证系统具备一度故障容差和一度故障运行能力，主要实现高功率密度、高可靠运行；采用电机与座圈一体化设计，实现了座圈的自我驱动，而且消除了传统座圈的传动间隙，实现了高精度和高效率运行。与“驱动电机+齿轮减速器”方案相比，提高了座圈系统精度和传动效率，消除了传动间隙、振动、噪声、磨损等，同时也极大地降低了制造工艺、装配难度，且提高了后续使用维护性。

所属技术领域

本技术发明涉及伺服控制技术领域，具体为一种高精度容错式自驱座圈系统。

背景技术

如今国内外装甲车、坦克等炮塔以及武器站的座圈机械结构常采用“驱动电机+齿轮减速器”的级联驱动方案。不管是电液式还是全电式炮控系统，为了提高炮塔的响应速度，动力部件通常采用高速电机，这就需要增加多级减速器来放大输出转矩来带到载荷运动。众所周知，采用多级齿轮减速会使得座圈传动精度降低、振动与噪声增加等问题，而且齿轮传动装置中不可避免地存在传动间隙、齿轮弹性形变和磨损问题，并且采用此方案会增加系统制造工艺难度和装配难度，也会进一步提高座圈的后续使用维护成本。同时上述传动链中的非线性环节对炮控系统的稳定性、低速性能和稳定精度会产生重大影响，这就制约了炮塔以及武器站火控系统性能的发挥，进而降低了战场生存率。

发明内容

本发明的目的在于克服现有的技术的不足，提供一种高精度容错式自驱座圈系统。

本技术发明通过如下技术方案予以实现：

提供一种高精度容错式自驱座圈系统，其特征在于包括容错电机系统、位置传感器、滑环、载荷；容错电机系统由容错电机、容错驱动拓扑和容错控制器三部分组成，容错电机+容错驱动拓扑+容错控制算法这种三重容错结构使座圈系统具备带故障运行能力，在容错电机或者容错驱动拓扑单独或者同时发生故障时，通过采用容错控制技术，均能保证系统具备一度故障容差和一度故障运行能力，主要实现高功率密度、高可靠运行；采用电机与座圈一体化设计，实现了座圈的自我驱动，而且消除了传统座圈的传动间隙，实现了高精度和高效率运行。

所述容错电机由定子和转子两部分组成，其特征是所述容错电机定子与支撑轴承外圈、所述滑环定子相连，然后通过支撑轴承连接件一起固定到车体上，所述容错电机定子绕组与所述容错驱动拓扑相连；所述容错电机转子与支撑轴承内圈及座圈法兰相连，并分为传感器端和输出端。

所述位置传感器包括定子和转子两部分，所述位置传感器转子与所述容错电机转子传感器端相连，其特征是所述位置传感器转子输出端与所述载荷相连；所述位置传感器定子与所述滑环定子相连。通过容错电机转子的运动带动位置传感器转子运动来检测座圈的位置和速度。

所述滑环主要由定子和转子两部分组成，所述滑环转子与所述位置传感器转子相连，其特征是所述滑环转子电气部分分别与所述位置传感器和所述载荷的电气部分相连，所述滑环定子电气部分与所述驱动器相连。所述滑环转子部分跟随所述位置传感器转子部分运动，将位置传感器测量的信号通过电气部分传送出去。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

(1)本发明的高精度容错式自驱座圈系统，采用容错电机+容错驱动拓扑+容错控制算法这种三重容错结构使座圈系统具备带故障运行能力，在容错电机或者容错驱动拓扑单独或者同时发生故障时，通过采用容错控制技术，均能保证系统具备一度故障容差和一度故障运行能力，主要实现高功率密度、高可靠运行。

(2)本发明采用容错电机与座圈一体化设计，实现了座圈的自我驱动，而且消除了传统座圈的传动间隙，实现了高精度和高效率运行。与“驱动电机+齿轮减速器”方案相比，提高了座圈系统精度和传动效率，消除了传动间隙、振动、噪声、磨损等，同时也极大地降低了制造工艺、装配难度，且提高了后续使用维护性。也对整体火控性能进一步提高，对后续的加工和维护成本进行了降低。