本發(fā)明涉及航天技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及旋變位置信息結(jié)合霍爾位置傳感器的轉(zhuǎn)位控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

空間站轉(zhuǎn)位控制系統(tǒng)的最終控制對(duì)象為轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)，對(duì)于這樣的大型機(jī)構(gòu)，需要采用具備反饋控制的伺服控制系統(tǒng)。在伺服控制系統(tǒng)中，需要設(shè)置傳感器將被控制對(duì)象的相關(guān)信息反饋給控制系統(tǒng)，并將這些信息與輸入控制進(jìn)行比較，控制系統(tǒng)能夠?qū)@些信息進(jìn)行分析，并結(jié)合輸入指令控制執(zhí)行電機(jī)的后續(xù)動(dòng)作。因此，在反饋控制的伺服系統(tǒng)中，傳感器的精確性和實(shí)時(shí)性是最重要的兩個(gè)因素。傳感器測(cè)量不精確就會(huì)導(dǎo)致較大的誤差，不能真實(shí)反映控制對(duì)象的工作狀態(tài)；而如果傳感器的信息反饋太慢則會(huì)帶來系統(tǒng)延時(shí)，控制系統(tǒng)接收到的信息就可能與輸入指令不匹配，造成系統(tǒng)的工作故障。

按照安裝位置及耦合方式，伺服控制系統(tǒng)的反饋型傳感器可分為直接檢測(cè)和間接檢測(cè)。

間接檢測(cè)方式的傳感器一般安裝在電機(jī)機(jī)軸的非負(fù)載位置，通過檢測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)角等信息間接反映控制對(duì)象機(jī)構(gòu)的位移或者轉(zhuǎn)動(dòng)等相關(guān)參數(shù)。這種檢測(cè)的方式具有簡(jiǎn)單可實(shí)時(shí)性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，但是由于是間接的檢測(cè)形式，其缺點(diǎn)是電機(jī)與被控制對(duì)象之間運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)換誤差沒有被考慮進(jìn)去，可能因?yàn)闄C(jī)械誤差導(dǎo)致精確性的問題。

對(duì)于直接檢測(cè)，其傳感器是安裝在最終控制對(duì)象機(jī)構(gòu)上的。其精確性主要由進(jìn)行監(jiān)測(cè)的傳感器決定，不受到其他機(jī)械誤差的影響。但是需要說明的是，如果被控制對(duì)象機(jī)構(gòu)的位移十分緩慢，受到傳感器分辨率的影響，在較短時(shí)間內(nèi)傳感器可能不能分辨對(duì)象機(jī)構(gòu)的位移變化，可能會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供旋變位置信息結(jié)合霍爾位置傳感器的轉(zhuǎn)位控制系統(tǒng)，應(yīng)用于空間站轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)中，實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)的高精度、高實(shí)時(shí)性的控制。

一種旋變位置信息結(jié)合霍爾位置傳感器的轉(zhuǎn)位控制系統(tǒng)，應(yīng)用于空間站轉(zhuǎn)位控制系統(tǒng)中，根據(jù)轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)的反饋信息調(diào)整輸出到轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)電機(jī)的控制信號(hào)，包含：

位置處理單元，采集轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)的位置信息；

霍爾傳感器，設(shè)置于轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)電機(jī)上；

轉(zhuǎn)速處理單元，接收所述霍爾傳感器采集到的信息，計(jì)算出轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)電機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速；

信息處理單元，根據(jù)位置處理單元和轉(zhuǎn)速處理單元的處理結(jié)果，再結(jié)合其他系統(tǒng)控制指令生成驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)電機(jī)的第一控制信號(hào)；

轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元，根據(jù)所述第一控制信號(hào)產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)電機(jī)的第二控制信號(hào)。

上述的旋變位置信息結(jié)合霍爾位置傳感器的轉(zhuǎn)位控制系統(tǒng)，其中，預(yù)設(shè)一標(biāo)準(zhǔn)值，當(dāng)轉(zhuǎn)速處理單元計(jì)算出的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速高于標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，判定為高速模式，否則為低速模式。

上述的旋變位置信息結(jié)合霍爾位置傳感器的轉(zhuǎn)位控制系統(tǒng)，其中，所述標(biāo)準(zhǔn)值，取為轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)電機(jī)的轉(zhuǎn)子額定轉(zhuǎn)速的1/5。

上述的旋變位置信息結(jié)合霍爾位置傳感器的轉(zhuǎn)位控制系統(tǒng)，其中，處于高速模式時(shí)，信息處理單元根據(jù)位置處理單元輸出的位置信息結(jié)合其他系統(tǒng)控制指令產(chǎn)生所述第一控制信號(hào)。

上述的旋變位置信息結(jié)合霍爾位置傳感器的轉(zhuǎn)位控制系統(tǒng)，其中，處于低速模式時(shí)，信息處理單元根據(jù)轉(zhuǎn)速處理單元輸出的轉(zhuǎn)速信息結(jié)合其他系統(tǒng)控制指令產(chǎn)生所述第一控制信號(hào)。

上述的旋變位置信息結(jié)合霍爾位置傳感器的轉(zhuǎn)位控制系統(tǒng)，其中，還包含：

轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)電機(jī)，輸入端受轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元控制，輸出電機(jī)驅(qū)動(dòng)力矩；

減速器，輸入端為所述轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)電機(jī)輸出的電機(jī)驅(qū)動(dòng)力矩；

轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)，受所述減速器輸出的轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)力矩控制，帶動(dòng)空間站艙體旋轉(zhuǎn)；

旋轉(zhuǎn)變壓器，根據(jù)所述轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)所處角度和位置的不同輸出不同的電壓值，輸出端與所述位置處理單元連接。

一種驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)的方法，步驟如下：

s1、位置處理單元采集轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)的位置信息；

s2、轉(zhuǎn)速處理單元采集轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)電機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速；

s3、根據(jù)s2所得的轉(zhuǎn)速確定當(dāng)下工作模式為高速模式或低速模式，如處在高速模式則基于s1所得的數(shù)據(jù)產(chǎn)生第一控制信號(hào)，如處在低速模式則基于s2所得的數(shù)據(jù)產(chǎn)生第一控制信號(hào)；

s4、根據(jù)s3所得的第一控制信號(hào)產(chǎn)生第二控制信號(hào)，以驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)電機(jī)工作；

s5、轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)電機(jī)輸出的驅(qū)動(dòng)力經(jīng)減速器處理后驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)。

本發(fā)明提出的新型拼裝單機(jī)結(jié)構(gòu)，分高低速不同模式采取不同的控制方式，具有高精度、高實(shí)時(shí)性的優(yōu)點(diǎn)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)框圖。

圖2是本發(fā)明中位置處理單元的原理示意圖。

圖3是本發(fā)明中轉(zhuǎn)速處理單元的原理示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖，通過詳細(xì)說明一個(gè)較佳的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步闡述。

如圖1所示，虛線框內(nèi)部分為本發(fā)明的內(nèi)容。本發(fā)明通過對(duì)轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)8反饋的位置信息的分析，產(chǎn)生控制信號(hào)，對(duì)空間站轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)進(jìn)行實(shí)時(shí)的、精確的控制。

本發(fā)明所述旋變位置信息結(jié)合霍爾位置傳感器的轉(zhuǎn)位控制系統(tǒng)包含：

位置處理單元1，采集轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)8的位置信息；

霍爾傳感器6，設(shè)置于轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)電機(jī)7上；

轉(zhuǎn)速處理單元2，接收所述霍爾傳感器6采集到的信息，計(jì)算出轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)電機(jī)7的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速；

信息處理單元3，根據(jù)位置處理單元1和轉(zhuǎn)速處理單元2的處理結(jié)果，再結(jié)合其他系統(tǒng)控制指令生成驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)電機(jī)7的第一控制信號(hào)；

轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元4，根據(jù)所述第一控制信號(hào)產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)電機(jī)7的第二控制信號(hào)；

轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)電機(jī)7，輸入端受轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元4控制，輸出電機(jī)驅(qū)動(dòng)力矩；

減速器9，輸入端為所述轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)電機(jī)7輸出的電機(jī)驅(qū)動(dòng)力矩，輸出為轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)力矩；

轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)8，受所述減速器9輸出的轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)力矩控制，帶動(dòng)空間站艙體旋轉(zhuǎn)；

旋轉(zhuǎn)變壓器5，根據(jù)所述轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)8所處角度和位置的不同輸出不同的電壓值，輸出端與所述位置處理單元1連接。

本發(fā)明預(yù)設(shè)一標(biāo)準(zhǔn)值，用于與轉(zhuǎn)子實(shí)際轉(zhuǎn)速比較，當(dāng)轉(zhuǎn)速處理單元2計(jì)算出的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速高于標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，判定為高速模式，否則為低速模式。這一標(biāo)準(zhǔn)值，一般取為轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)電機(jī)7的轉(zhuǎn)子額定轉(zhuǎn)速的1/5。

處于高速模式時(shí)，信息處理單元3根據(jù)位置處理單元1輸出的位置信息結(jié)合其他系統(tǒng)控制指令產(chǎn)生所述第一控制信號(hào)，用于驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元4。

處于低速模式時(shí)，信息處理單元3根據(jù)轉(zhuǎn)速處理單元2輸出的轉(zhuǎn)速信息和減速器固有轉(zhuǎn)速比的乘積得到轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)8位置信息，結(jié)合其他系統(tǒng)控制指令產(chǎn)生所述第一控制信號(hào)，以驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元4。

如圖2所示，位置處理單元1包括激磁電路和旋轉(zhuǎn)數(shù)字轉(zhuǎn)換芯片。旋轉(zhuǎn)變壓器5輸入端為激磁電路產(chǎn)生的激磁信號(hào)，輸出端為正/余弦電壓信號(hào)，這一信號(hào)跟隨轉(zhuǎn)子角位移變化；旋轉(zhuǎn)數(shù)字轉(zhuǎn)換芯片輸入端為上述正/余弦電壓信號(hào)，輸出端為經(jīng)過數(shù)字化編碼的正/余弦電壓信號(hào)，指示了轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)8的位置信息。

如圖3所示，轉(zhuǎn)速處理單元2包括隔離二極管v1、隔離二極管v2、上拉電阻r1、上拉電阻r2、傳輸電阻r3、傳輸電阻r4、濾波電容c1、濾波電容c2和總線驅(qū)動(dòng)器u1?；魻杺鞲衅?輸出跟隨位置變化的霍爾電壓信號(hào)；霍爾電壓信號(hào)通過所述隔離二極管v1、隔離二極管v2的信號(hào)隔離處理、上拉電阻r1、上拉電阻r2的電壓抬升、傳輸電阻r3、傳輸電阻r4、濾波電容c1、濾波電容c2的信號(hào)傳輸濾波以及總線驅(qū)動(dòng)器u1的信號(hào)整形輸出數(shù)字信號(hào)。

一種驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)的方法，步驟如下：

s1、位置處理單元1采集轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)8的位置信息；

s2、轉(zhuǎn)速處理單元2采集轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)電機(jī)7的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速；

s3、根據(jù)s2所得的轉(zhuǎn)速確定當(dāng)下工作模式為高速模式或低速模式，如處在高速模式則基于s1所得的數(shù)據(jù)產(chǎn)生第一控制信號(hào)，如處在低速模式則基于s2所得的數(shù)據(jù)產(chǎn)生第一控制信號(hào)；

s4、根據(jù)s3所得的第一控制信號(hào)產(chǎn)生第二控制信號(hào)，以驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)電機(jī)7工作；

s5、轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)電機(jī)7輸出的驅(qū)動(dòng)力矩經(jīng)減速器9處理后，力矩緩慢而平穩(wěn)，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)8穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)。

盡管本發(fā)明的內(nèi)容已經(jīng)通過上述優(yōu)選實(shí)施例作了詳細(xì)介紹，但應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到上述的描述不應(yīng)被認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明的限制。在本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀了上述內(nèi)容后，對(duì)于本發(fā)明的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)由所附的權(quán)利要求來限定。