一種深度冗余的集成式三余度機(jī)電伺服機(jī)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于機(jī)電伺服機(jī)構(gòu)，具體涉及一種用于飛行器伺服控制的機(jī)電伺服機(jī)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前現(xiàn)有的飛行器二級(jí)伺服機(jī)構(gòu)維護(hù)困難、滲漏油問(wèn)題比較嚴(yán)重；所采用的有刷直流電機(jī)需要定期進(jìn)行碳粉吹除工作，維護(hù)不方便，在高真空度下工作時(shí)容易出現(xiàn)打火花現(xiàn)象也為產(chǎn)品安全帶來(lái)隱患。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種深度冗余的集成式三余度機(jī)電伺服機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)能夠顯著提高飛行器二級(jí)伺服機(jī)構(gòu)的維護(hù)性能和可靠性。
[0004]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案:一種深度冗余的集成式三余度機(jī)電伺服機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)包括三余度伺服控制器、三余度作動(dòng)器、負(fù)載和三余度電位計(jì)，三余度伺服控制器的信號(hào)輸入端與三余度作動(dòng)器的輸入端連接，三余度作動(dòng)器的一個(gè)輸出端與負(fù)載的輸入端連接，三余度作動(dòng)器的另一個(gè)輸出端與三余度電位計(jì)的輸入端連接，三余度電位計(jì)的反饋輸出端與三余度伺服控制器的反饋輸入端連接；控制信號(hào)輸入到三余度伺服控制器，三余度伺服控制器將控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為三相電流信號(hào)，三相電流信號(hào)驅(qū)動(dòng)三余度作動(dòng)器工作，三余度作動(dòng)器驅(qū)動(dòng)負(fù)載擺動(dòng)，三余度電位計(jì)采集負(fù)載擺角信號(hào)反饋給三余度伺服控制器。
[0005]所述的三余度伺服控制器包括第一控制器、第二控制器、第三控制器、第一驅(qū)動(dòng)器、第二驅(qū)動(dòng)器、第三驅(qū)動(dòng)器，第一控制器的輸出端與第一驅(qū)動(dòng)器的輸入端連通，第二控制器的輸出端與第二驅(qū)動(dòng)器的輸入端連通，第三控制器的輸出端與第三驅(qū)動(dòng)器的輸入端連通，第一驅(qū)動(dòng)器、第二驅(qū)動(dòng)器、第三驅(qū)動(dòng)器均與三余度作動(dòng)器的輸入端連通，第一控制器、第二控制器、第三控制器分別將控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為三路PWM信號(hào)，三路PWM信號(hào)控制分別第一驅(qū)動(dòng)器、第二驅(qū)動(dòng)器、第三驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)生三相電流信號(hào)。
[0006]所述的三余度作動(dòng)器包括第一電機(jī)、第二電機(jī)、第三電機(jī)、齒輪減速器、絲杠、作動(dòng)桿、第一曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，齒輪減速器由位于中心的大齒輪和與大齒輪齒輪嚙合的三個(gè)小齒輪組成；第一電機(jī)的輸入端與第一驅(qū)動(dòng)器輸出端連通，第一電機(jī)的輸出軸與第一小齒輪哨合；第二電機(jī)的輸入端與第二驅(qū)動(dòng)器輸出端連通，第二電機(jī)的輸出軸與第二小齒輪哨合；第三電機(jī)的輸入端與第三驅(qū)動(dòng)器輸出端連通，第三電機(jī)的輸出軸與第三小齒輪哨合；大齒輪與絲杠的輸入端連接，絲杠輸出端外套有作動(dòng)桿；作動(dòng)桿的一端與負(fù)載連接，作動(dòng)桿的另一端與三余度電位計(jì)連接；三路三相電流信號(hào)分別驅(qū)動(dòng)第一電機(jī)、第二電機(jī)、第三電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，第一電機(jī)、第二電機(jī)、第三電機(jī)的輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)從而分別帶動(dòng)三個(gè)小齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，小齒輪帶動(dòng)大齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，大齒輪帶動(dòng)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)作動(dòng)桿沿絲杠軸向往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)；作動(dòng)桿的一端帶動(dòng)負(fù)載擺動(dòng)；
[0007]所述的負(fù)載包括第二曲柄滑塊機(jī)構(gòu)和噴管，第二曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的一端與作動(dòng)桿滑動(dòng)連接；第二曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的另一端與噴管連接；作動(dòng)桿帶動(dòng)第二曲柄滑塊機(jī)構(gòu)擺動(dòng)，從而帶動(dòng)噴管擺動(dòng)。
[0008]所述的三余度電位計(jì)采集第二曲柄滑塊機(jī)構(gòu)擺動(dòng)電壓信號(hào)，該電壓信號(hào)反饋給第一控制器、第二控制器、第三控制器，當(dāng)該電壓信號(hào)所代表的反饋擺角信號(hào)與指令擺角信號(hào)的電壓相同時(shí)，噴管角度擺動(dòng)到位，該機(jī)電伺服機(jī)構(gòu)停止工作。
[0009]本發(fā)明的有益技術(shù)效果在于:本發(fā)明采用DSP技術(shù)對(duì)反饋位移傳感器實(shí)行三選二表決機(jī)制，控制器、驅(qū)動(dòng)器和電機(jī)彼此獨(dú)立工作，在故障時(shí)，由DSP控制器判斷并采取必要的措施，防止機(jī)電伺服機(jī)構(gòu)的誤動(dòng)作。采用三冗余傳感器，并采用三路獨(dú)立的二次電源模塊供電，徹底達(dá)到反饋采集單元的深度冗余。采用三個(gè)獨(dú)立的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)三個(gè)獨(dú)立的無(wú)刷直流電機(jī)，將冗余深度拓展到驅(qū)動(dòng)控制層面。采用由齒輪減速器、絲杠、作動(dòng)桿、第一曲柄滑塊機(jī)構(gòu)構(gòu)成的高剛度、小間隙的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)三電機(jī)高穩(wěn)定、高精度控制和協(xié)調(diào)工作。
【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1為本發(fā)明所提供的一種深度冗余的集成式三余度機(jī)電伺服機(jī)構(gòu)的系統(tǒng)組成框圖；
[0011]圖2為本發(fā)明所提供的一種深度冗余的集成式三余度機(jī)電伺服機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0013]如圖1所示，本發(fā)明所提供的一種深度冗余的集成式三余度機(jī)電伺服機(jī)構(gòu)，包括三余度伺服控制器1、三余度作動(dòng)器2、負(fù)載3和三余度電位計(jì)4。
[0014]如圖1所示，三余度伺服控制器I包括第一控制器101、第二控制器102、第三控制器103、第一驅(qū)動(dòng)器104、第二驅(qū)動(dòng)器105、第三驅(qū)動(dòng)器106。第一控制器101、第二控制器102、第三控制器103并聯(lián)。第一控制器101的控制信號(hào)輸入端輸入第一路角度擺動(dòng)控制信號(hào)，第一控制器101的輸出端與第一驅(qū)動(dòng)器104的輸入端連通。第二控制器102的控制信號(hào)輸入端輸入第二路角度擺動(dòng)控制信號(hào)，第二控制器102的輸出端與第二驅(qū)動(dòng)器105的輸入端連通。第三控制器103的控制信號(hào)輸入端輸入第三路角度擺動(dòng)控制信號(hào)，第三控制器103的輸出端與第三驅(qū)動(dòng)器106的輸入端連通。第一控制器101、第二控制器102、第三控制器103均為DSP控制器。
[0015]如圖1和圖2所示，三余度作動(dòng)器2包括第一電機(jī)201、第二電機(jī)202、第三電機(jī)203、齒輪減速器204、絲杠205、作動(dòng)桿206、第一曲柄滑塊機(jī)構(gòu)207。齒輪減速器204由位于中心的一個(gè)大齒輪204A和與大齒輪204A齒輪嚙合的三個(gè)小齒輪204B組成，三個(gè)小齒輪204B沿大齒輪204A的周向均勻分布。第一電機(jī)201的輸入端與第一驅(qū)動(dòng)器104輸出端連通，第一電機(jī)201的輸出齒輪軸與齒輪減速器204的第一個(gè)小齒輪204B齒輪哨合。第二電機(jī)202的輸入端與第二驅(qū)動(dòng)器105輸出端連通，第二電機(jī)202的輸出齒輪軸與齒輪減速器204的第二個(gè)小齒輪204B齒輪嚙合。第三電機(jī)203的輸入端與第三驅(qū)動(dòng)器106輸出端連通，第三電機(jī)203的輸出齒輪軸與齒輪減速器204的第三個(gè)小齒輪204B齒輪嚙合。齒輪減速器204的中心大齒輪204A與絲杠205的輸入端之間通過(guò)花鍵連接。絲杠205輸出端外套有作動(dòng)桿206，且兩者之間通過(guò)螺紋連接。第一電機(jī)201、第二電機(jī)202、第三電機(jī)203均為無(wú)刷直流電機(jī)。
[0016]如圖1和圖2所不,作動(dòng)桿206的一端與第一曲柄滑塊機(jī)構(gòu)207連接,第一曲柄滑塊機(jī)構(gòu)207的曲柄一端通過(guò)螺栓固定連接滑塊，該滑塊嵌在作動(dòng)桿206的滑軌內(nèi)、滑塊能在滑軌內(nèi)相對(duì)滑動(dòng)；第一曲柄滑塊機(jī)構(gòu)207的曲柄另一端與噴管302的輸入端通過(guò)銷(xiāo)軸固定連接，第一曲柄滑塊機(jī)構(gòu)207的輸出端通過(guò)螺栓固定連接有三余度電位計(jì)4。三余度電位計(jì)4為三余度傳感器。三余度電位計(jì)4的三個(gè)反饋輸出端分別與三余度伺服控制器I的第一控制器101的反饋信號(hào)輸入端、第二控制器102的反饋信號(hào)輸入端、第三控制器103的反饋信號(hào)輸入端連通。
[0017]如圖1和圖2所示，負(fù)載3包括第二曲柄滑塊機(jī)構(gòu)301和噴管302。第二曲柄滑塊機(jī)構(gòu)301的曲柄一端通過(guò)螺栓固定連接滑