一種微型電機(jī)直驅(qū)角度伺服裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種微型電機(jī)直驅(qū)角度伺服裝置，特別是涉及一種數(shù)字伺服閥用高精度直驅(qū)式閥芯擺角伺服裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在電液伺服控制系統(tǒng)中，電液伺服閥起著機(jī)電轉(zhuǎn)換和信號(hào)放大作用，在很大程度上對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的性能起到?jīng)Q定性的影響。傳統(tǒng)的伺服閥多采用力矩馬達(dá)作為閥芯擺角控制執(zhí)行裝置，力矩馬達(dá)的電-機(jī)械轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的頻率響應(yīng)和精度都不高，為了提高伺服閥的頻響，現(xiàn)在的數(shù)字閥多采用步進(jìn)電機(jī)來代替力矩馬達(dá)，但步進(jìn)電機(jī)在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)會(huì)出現(xiàn)爬行和抖動(dòng)的問題。因此亟需提供一種新型的微型電機(jī)直驅(qū)角度伺服裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明一種微型電機(jī)直驅(qū)角度伺服裝置，包括控制單元、旋轉(zhuǎn)變壓器、以及帶有輸出軸的永磁同步伺服電機(jī)；
[0005]控制單元包括控制核心、電源接口、數(shù)字總線接口、模擬指令接口、旋變接口、電流接口、電機(jī)接口、隔離電路、以及功率模塊；
[0006]電源接口將外部供電變換為內(nèi)部電路工作所需的電源；
[0007]轉(zhuǎn)角控制指令通過數(shù)字總線接口或模擬指令接口發(fā)送到控制核心；
[0008]控制核心通過旋變接口采集旋轉(zhuǎn)變壓器的信息，獲得電機(jī)轉(zhuǎn)子的擺角；
[0009]控制核心通過電流接口采集永磁同步伺服電機(jī)的任意兩相電流，生成最終的控制信號(hào);
[0010]控制信號(hào)經(jīng)過隔離電路后進(jìn)入功率模塊，功率模塊根據(jù)控制信號(hào)將外部供電變換為電機(jī)接口輸出的三相電壓，驅(qū)動(dòng)永磁同步伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0011]數(shù)字總線接口為CAN總線及其接口芯片。
[0012]模擬指令為電流型指令，或電壓型指令，或通過A/D轉(zhuǎn)換器件轉(zhuǎn)化為控制核心所能處理的數(shù)字信號(hào)。
[0013]控制信號(hào)為SVPWM信號(hào)。
[0014]本發(fā)明的技術(shù)效果如下:
[0015]1、可實(shí)現(xiàn)閥芯擺角分辨率小于0.2° ；
[0016]2、采用微型電機(jī)直驅(qū)控制方案，去掉了復(fù)雜的減速機(jī)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)閥控制器的小型化、集成化設(shè)計(jì)；
[0017]3、驅(qū)動(dòng)器同時(shí)兼容數(shù)字指令和模擬指令，具有很廣的應(yīng)用場合。
【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明所提供的一種微型電機(jī)直驅(qū)角度伺服裝置的示意圖。
[0019]圖2為控制單元的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]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)的說明。
[0021]如圖1所示，本發(fā)明包括控制單元、旋轉(zhuǎn)變壓器、以及帶有輸出軸的永磁同步伺服電機(jī)；控制單元既可以通過數(shù)字總線接收轉(zhuǎn)角指令，也可以接收模擬電壓指令。旋轉(zhuǎn)變壓器既用作永磁同步電機(jī)的矢量控制，也用作為直驅(qū)角度傳感器，參與角度閉環(huán)控制。
[0022]控制單元包括控制核心、電源接口、數(shù)字總線接口、模擬指令接口、旋變接口、電流接口、電機(jī)接口、隔離電路、以及功率模塊。
[0023]電源接口可以由DC/DC模塊、或電源管理芯片配合外圍電路實(shí)現(xiàn)。數(shù)字總線接口可以是數(shù)字總線接口芯片及其外圍電路；模擬指令接口可以是模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換芯片及其外圍電路?？刂坪诵目梢允菃纹瑱C(jī)、DSP芯片或FPGA芯片。
[0024]外部供電通過電流接口進(jìn)入控制單元，電流接口通過電源電路(例如電源轉(zhuǎn)換芯片)將外部供電變換為內(nèi)部電路工作所需的電源。用戶可以通過數(shù)字總線接口或模擬指令接口發(fā)送轉(zhuǎn)角控制指令。數(shù)字總線接口可以是各種類型的總線(例如CAN總線)及其接口芯片。模擬指令接口是可以是電流型指令，也可以是電壓型指令，可以通過A/D轉(zhuǎn)換器件將其轉(zhuǎn)化為控制核心所能處理的數(shù)字信號(hào)。
[0025]控制核心可以是高速數(shù)字信號(hào)處理器，它接收來自數(shù)字總線接口或模擬指令接口發(fā)送的指令，同時(shí)通過旋變接口采集旋轉(zhuǎn)變壓器的信息，從而獲得電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)角；通過電流接口采集電機(jī)的任意兩相電流，通過將控制指令與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角相比較，獲得位置控制量，該位置控制量結(jié)合電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角與兩相電流信號(hào)經(jīng)過運(yùn)算后(可以是矢量控制運(yùn)算，也可以是直接轉(zhuǎn)矩控制運(yùn)算)生成最終的控制信號(hào)。
[0026]控制核心生成的控制信號(hào)可以是SVPWM信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)過隔離電路后進(jìn)入功率模塊，功率模塊根據(jù)控制信號(hào)將外部供電變換為電機(jī)接口輸出的三相電壓，從而驅(qū)動(dòng)永磁同步伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0027]在工作過程中，控制單元以通過數(shù)字總線接口對(duì)外發(fā)送永磁同步伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)角位置信息，用戶可以通過該信息掌握角度伺服裝置的當(dāng)前擺角位置。默認(rèn)情況下，控制單元采用數(shù)字總線接口上接收的指令作為擺角控制指令，數(shù)字總線接口上的指令可以是提前約定好的任意形式，當(dāng)用戶通過數(shù)字總線發(fā)送特定的指令后，控制單元開始采用模擬指令接口的數(shù)據(jù)作為擺角指令，其中模擬擺角指令可以是電流形式，也可以是電壓形式。
[0028]本發(fā)明可同時(shí)兼容數(shù)字和模擬兩種指令，穩(wěn)態(tài)工作時(shí)無爬行和抖動(dòng)，頻率響應(yīng)高，可達(dá)100Hz，擺角控制精度高，可達(dá)0.2°。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種微型電機(jī)直驅(qū)角度伺服裝置，其特征在于:包括控制單元、旋轉(zhuǎn)變壓器、以及帶有輸出軸的永磁同步伺服電機(jī)； 所述控制單元包括控制核心、電源接口、數(shù)字總線接口、模擬指令接口、旋變接口、電流接口、電機(jī)接口、隔離電路、以及功率模塊； 所述電流接口將外部供電變換為內(nèi)部電路工作所需的電源； 轉(zhuǎn)角控制指令通過所述數(shù)字總線接口或模擬指令接口發(fā)送到控制核心； 所述控制核心通過旋變接口采集旋轉(zhuǎn)變壓器的信息，獲得電機(jī)轉(zhuǎn)子的擺角； 所述控制核心通過電流接口采集永磁同步伺服電機(jī)的任意兩相電流，生成最終的控制信號(hào); 所述控制信號(hào)經(jīng)過隔離電路后進(jìn)入所述功率模塊，功率模塊根據(jù)控制信號(hào)將外部供電變換為電機(jī)接口輸出的三相電壓，驅(qū)動(dòng)永磁同步伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微型電機(jī)直驅(qū)角度伺服裝置，其特征在于:所述數(shù)字總線接口為CAN總線及其接口芯片。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微型電機(jī)直驅(qū)角度伺服裝置，其特征在于:所述模擬指令為電流型指令，或電壓型指令，或通過A/D轉(zhuǎn)換器件轉(zhuǎn)化為控制核心所能處理的數(shù)字信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微型電機(jī)直驅(qū)角度伺服裝置，其特征在于:所述控制信號(hào)為SVPWM信號(hào)。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種微型電機(jī)直驅(qū)角度伺服裝置，包括控制單元、旋轉(zhuǎn)變壓器、永磁同步伺服電機(jī)；控制單元包括控制核心等；電流接口將外部供電變換為內(nèi)部電路工作所需的電源；轉(zhuǎn)角控制指令通過數(shù)字總線接口或模擬指令接口發(fā)送到控制核心；控制核心通過旋變接口采集旋轉(zhuǎn)變壓器的信息，獲得電機(jī)轉(zhuǎn)子的擺角；控制核心通過電流接口采集永磁同步伺服電機(jī)的任意兩相電流，生成最終的控制信號(hào)；控制信號(hào)經(jīng)過隔離電路后進(jìn)入功率模塊，功率模塊根據(jù)控制信號(hào)將外部供電變換為電機(jī)接口輸出的三相電壓，驅(qū)動(dòng)永磁同步伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。本發(fā)明可同時(shí)兼容數(shù)字和模擬兩種指令，穩(wěn)態(tài)工作時(shí)無爬行和抖動(dòng)，頻率響應(yīng)高，可達(dá)100Hz，擺角控制精度高，可達(dá)0.2°。
【IPC分類】H02P21-00
【公開號(hào)】CN104601068
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201310524710
【發(fā)明人】曹巳甲, 左哲清, 張軍, 王燕波, 仲悅, 張中哲
【申請(qǐng)人】北京精密機(jī)電控制設(shè)備研究所, 中國運(yùn)載火箭技術(shù)研究院
【公開日】2015年5月6日
【申請(qǐng)日】2013年10月30日