CN103879552B - 四余度舵机电流均衡控制装置及电流均衡方法 - Google Patents

四余度舵机电流均衡控制装置及电流均衡方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于航空飞行器飞行控制技术，涉及一种四余度舵机电流均衡控制装置及电流均衡方法。控制装置由第一DSP控制器(1)、第二DSP控制器(2)、第一路功放电路(3)、第二路功放电路(4)、第三路功放电路(5)、第四路功放电路(6)、第一电机位置传感器(7)、电机Ⅰ(8)、舵机位置传感器(9)、电机Ⅱ(10)、第二电机位置传感器(11)和输出机构(12)组成。本发明大大提高了舵机系统工作的可靠性，保证了飞行安全。

Description

四余度舵机电流均衡控制装置及电流均衡方法
技术领域
本发明属于航空飞行器飞行控制技术，涉及一种四余度舵机电流均衡控制装置及电流均衡方法。
背景技术
当前直升机飞控系统发展的重点是提高直升机的敏捷性和大机动能力，以电传方式作为飞行控制系统的基础，极大的方便于主动控制功能的应用，使飞机操纵响应迅速并能精准控制。现有的电传飞行控制系统，毫无例外的采用了多余度配置方式，操纵控制执行系统采用多余度技术可实现高可靠、高精度、大力矩和宽频响，可以提高直升机飞控系统操纵的稳定性、快速性和可靠性。伺服作动器作为飞机的要害部件，其余度配制等级可以认定为系统的基本余度等级。国际上已经利用先进水平的多余度技术完成直升机操纵四余度舵机位置伺服系统研究，但是具体的技术内容并未公开。国内现有的航空飞行控制系统普遍采用单通道舵回路，一旦出现故障，就失去对舵面的操纵，而且单通道舵回路可靠性低，严重影响飞行安全。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种四余度舵机电流均衡控制装置及电流均衡方法，其能够以提高舵机系统工作的可靠性，保证飞行安全。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
四余度舵机电流均衡控制装置，其特征在于，它由第一DSP控制器、第二DSP控制器、第一路功放电路、第二路功放电路、第三路功放电路、第四路功放电路、第一电机位置传感器、电机I、舵机位置传感器、电机Ⅱ、第二电机位置传感器和输出机构组成；舵机位置指令w1分别与第一DSP控制器和第二DSP控制器的相应输入端连接，第一DSP控制器和第二DSP控制器通过总线连接，第一路功放电路和第二路功放电路的输入端分别与第一DSP控制器相应的I/0接口连接，其输出端分别与电机I的相应输入端连接，电机I的输出轴与输出机构机械连接；第三路功放电路和第四路功放电路的输入端分别与第二DSP控制器相应的I/0接口连接，其输出端分别与电机Ⅱ的相应输入端连接，电机Ⅱ的输出轴与输出机构机械连接；安装在电机I上的第一电机位置传感器的输出端与第一DSP控制器的相应输入端连接，安装在电机Ⅱ上的第二电机位置传感器的输出端与第二DSP控制器的相应输入端连接；安装在输出机构上的舵机位置传感器分别与第一DSP控制器和第二DSP控制器的相应输入端连接。
如上面所述的四余度舵机电流均衡控制装置的电流均衡控制方法，其特征在于，控制步骤如下：
1、预置电流差值门限；该门限电流i为四余度舵机满功率状态电流值I的0.5％～1％；
2、功放电路的输出电流交叉互比；接通电源后，首先由第一DSP控制器比较第一路功放电路和第二路功放电路的输出电流数值大小，由第二DSP控制器比较第三路功放电路和第四路功放电路的输出电流数值大小；然后由第一DSP控制器和第二DSP控制器将第一路功放电路和第二路功放电路与第三路功放电路和第四路功放电路的输出电流数值大小进行比较；
3、表决；从步骤2.2的比较结果出挑出差值最大的电流值△i,将△i与门限电流i进行比较，若△i<i，则视为四路电流均衡；若△i＞i,则视为电流不均衡，确认电流最大值所在的功放电路序号A，该功放电路的输出电流为ioutA，该功放电路的输入信号为iinA；
4、电流均衡处理；将除去A路功放电路以外的其他三路功放电路的电流值进行运算，求出三路电流的均方根值i1，然后按下式计算修正信号i2：
i2＝iinA+(i1-ioutA)；
令i2取代A路功放电路原来的输入信号iinA；
5、重复步骤2～步骤4，直到四路电流均衡为止。
本发明的四余度舵机电流均衡控制装置及电流均衡方法大大提高了舵机系统工作的可靠性，保证了飞行安全。
附图说明
图1是本发明四余度舵机电流均衡控制装置的结构原理图。
具体实施方式
下面对本发明做进一步详细说明。参见图1，四余度舵机电流均衡控制装置，其特征在于，它由第一DSP控制器l、第二DSP控制器2、第一路功放电路3、第二路功放电路4、第三路功放电路5、第四路功放电路6、第一电机位置传感器7、电机I8、舵机位置传感器9、电机Ⅱl0、第二电机位置传感器11和输出机构12组成；舵机位置指令w1分别与第一DSP控制器1和第二DSP控制器2的相应输入端连接，第一DSP控制器1和第二DSP控制器2通过总线连接，第一路功放电路3和第二路功放电路4的输入端分别与第一DSP控制器1相应的I/0接口连接，其输出端分别与电机I8的相应输入端连接，电机I8的输出轴与输出机构12机械连接；第三路功放电路5和第四路功放电路6的输入端分别与第二DSP控制器2相应的I/0接口连接，其输出端分别与电机Ⅱ10的相应输入端连接，电机Ⅱ10的输出轴与输出机构12机械连接；安装在电机I8上的第一电机位置传感器7的输出端与第一DSP控制器1的相应输入端连接，安装在电机Ⅱ10上的第二电机位置传感器11的输出端与第二DSP控制器2的相应输入端连接；安装在输出机构12上的舵机位置传感器9分别与第一DSP控制器1和第二DSP控制器2的相应输入端连接。
如上面所述的四余度舵机电流均衡控制装置的电流均衡控制方法，其特征在于，控制步骤如下：
1、预置电流差值门限；该门限电流i为四余度舵机满功率状态电流值I的0.5％～1％；
2、功放电路的输出电流交叉互比；接通电源后，首先由第一DSP控制器1比较第一路功放电路3和第二路功放电路4的输出电流数值大小，由第二DSP控制器2比较第三路功放电路5和第四路功放电路6的输出电流数值大小；然后由第一DSP控制器1和第二DSP控制器2将第一路功放电路3和第二路功放电路4与第三路功放电路5和第四路功放电路6的输出电流数值大小进行比较；
3、表决；从步骤2.2的比较结果出挑出差值最大的电流值△i,将△i与门限电流i进行比较，若△i<i，则视为四路电流均衡；若△i＞i,则视为电流不均衡，确认电流最大值所在的功放电路序号A，该功放电路的输出电流为ioutA，该功放电路的输入信号为iinA；
4、电流均衡处理；将除去A路功放电路以外的其他三路功放电路的电流值进行运算，求出三路电流的均方根值i1，然后按下式计算修正信号i2：
i2＝iinA+(i1-ioutA)；
令i2取代A路功放电路原来的输入信号iinA；
5、重复步骤2～步骤4，直到四路电流均衡为止。
在本发明的一个实施例中，第一DSP控制器1和第二DSP控制器2采用数字信号处理器TMS320F2812，它集成度高、运算能力强，并且两组六路PWM能够满足两套电机绕组控制及电流均衡的快速性能要求。所采用的功放电路、电机位置传感器、电机、舵机位置传感器都是现有的成品。门限电流i为四余度舵机满功率状态电流值I的0.6％。

Claims (2)

1.四余度舵机电流均衡控制装置，其特征在于，它由第一DSP控制器(l)、第二DSP控制器(2)、第一路功放电路(3)、第二路功放电路(4)、第三路功放电路(5)、第四路功放电路(6)、第一电机位置传感器(7)、电机I(8)、舵机位置传感器(9)、电机Ⅱ(l0)、第二电机位置传感器(11)和输出机构(12)组成；舵机位置指令w1分别与第一DSP控制器(1)和第二DSP控制器(2)的相应输入端连接，第一DSP控制器(1)和第二DSP控制器(2)通过总线连接，第一路功放电路(3)和第二路功放电路(4)的输入端分别与第一DSP控制器(1)相应的I/0接口连接，其输出端分别与电机I(8)的相应输入端连接，电机I(8)的输出轴与输出机构(12)机械连接；第三路功放电路(5)和第四路功放电路(6)的输入端分别与第二DSP控制器(2)相应的I/0接口连接，其输出端分别与电机Ⅱ(10)的相应输入端连接，电机Ⅱ(10)的输出轴与输出机构(12)机械连接；安装在电机I(8)上的第一电机位置传感器(7)的输出端与第一DSP控制器(1)的相应输入端连接，安装在电机Ⅱ(10)上的第二电机位置传感器(11)的输出端与第二DSP控制器(2)的相应输入端连接；安装在输出机构(12)上的舵机位置传感器(9)分别与第一DSP控制器(1)和第二DSP控制器(2)的相应输入端连接。
2.如权利要求1所述的四余度舵机电流均衡控制装置的电流均衡控制方法，其特征在于，控制步骤如下：
2.1、预置电流差值门限；该门限电流i为四余度舵机满功率状态电流值I的0.5％～1％；
2.2、功放电路的输出电流交叉互比；接通电源后，首先由第一DSP控制器(1)比较第一路功放电路(3)和第二路功放电路(4)的输出电流数值大小，由第二DSP控制器(2)比较第三路功放电路(5)和第四路功放电路(6)的输出电流数值大小；然后由第一DSP控制器(1)和第二DSP控制器(2)将第一路功放电路(3)和第二路功放电路(4)与第三路功放电路(5)和第四路功放电路(6)的输出电流数值大小进行比较；
2.3、表决；从步骤2.2的比较结果出挑出差值最大的电流值△i,将△i与门限电流i进行比较，若△i<i，则视为四路电流均衡；若△i＞i,则视为电流不均衡，确认电流最大值所在的功放电路序号A，该功放电路的输出电流为ioutA，该功放电路的输入信号为iinA；
2.4、电流均衡处理；将除去A路功放电路以外的其他三路功放电路的电流值进行运算，求出三路电流的均方根值i1，然后按下式计算修正信号i2：
i2＝iinA+(i1-ioutA)；
令i2取代A路功放电路原来的输入信号iinA；
2.5、重复步骤2.2～步骤2.4，直到四路电流均衡为止。
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