CN106483894A - 一种模拟接口数字控制舵机放大器 - Google Patents

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吕晨
李四保
熊官送
李浩男
徐方洁
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Abstract

本发明一种新型模拟接口数字控制舵机放大器，包括数字接口(1)、模拟接口(2)、通讯电路(3)、调理电路(4)、电流传感器(5)、电位计(6)，以及依次串联的DSP控制器(7)、隔离电路(8)、前级驱动电路(9)、功率输出电路(10)。本发明技术方案针对中小型导弹舵控信号多以模拟控制信号为主的特点，结合数字电路控制方面的优势而进行设计。相较于传统的以集成运算放大电路芯片搭建模拟电路的控制方式，具有更好的适应性，以及良好的性能。

Description

一种模拟接口数字控制舵机放大器
技术领域
本发明属于导弹控制系统技术领域，具体涉及一种模拟接口数字控制舵机放大器。
背景技术
导弹技术发展日新月异，对导弹的技术要求越来越高。舵系统作为导弹控制系统的执行机构，接收弹上综控机发出的控制信号，输出与控制信号的极性和大小成比例的位置信号，控制舵面偏转。舵机放大器是舵系统控制中枢，通过控制舵机完成综控机的舵面偏转指令。
中小型导弹多以模拟接口为主，控制信号为模拟信号。传统模拟接口舵系统采用运算放大器组合搭建运算校正电路实现控制运算。此种方法针对模拟控制信号设计，对模拟接口舵系统具有较好的适应性，可实现基本功能。但是由于模拟运放电路自身特点的限制，模拟舵系统对于除PID控制算法外其他先进控制算法的运用受到限制；模拟舵系统的抗干扰性和控制精度相较于数字舵系统具有先天的劣势。
因此，亟需研制一种模拟接口数字控制舵机放大器，从而针对于模拟接口舵系统进行数字化控制，并在数字控制的基础上提高舵系统性能。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对模拟接口舵系统，提供一种数字控制舵机放大器以提升模拟接口舵系统性能。
为了实现这一目的，本发明采取的技术方案是：
一种模拟接口数字控制舵机放大器，包括数字接口、模拟接口、通讯电路、调理电路、电流传感器、电位计，以及依次串联的DSP控制器、隔离电路、前级驱动电路、功率输出电路；
其中：舵机系统的控制信号和反馈信号均为模拟信号；
反馈信号来自电位计和电流传感器：电位计向调理电路提供±10V的反馈电压信号，电流传感器监测电机电流并将电机电流信号转换为电机电压信号作为另一路反馈信号输送到调理电路；
控制信号经过模拟接口输入调理电路，在调理电路中将控制信号和反馈信号降低到DSP控制器的数字/模拟接口的允许范围内，然后将调理后的信号输出到DSP控制器的数字/模拟接口中；
测试设备输出的信号经过数字接口输入通讯电路，通讯电路对数字信号进行调理以使其满足通讯电路协议，然后将调理后的信号输出到DSP控制器的数字接口中；
在DSP控制器中对信号进行调理和滤波处理，并进行控制运算，然后输出信号到隔离电路；
在隔离电路中通过光耦隔离芯片将信号进行隔离，然后输出信号到前级驱动电路；
在前级驱动电路中对信号进行预驱动，信号包括电流信号和电压信号，通过预驱动将电流信号和电压信号进行提升，然后输出信号到功率输出电路；
在功率输出电路中将电流信号和电压信号提升至系统设定的范围，然后输出电流信号和电压信号到电机，对电机进行驱动。
进一步的，如上所述的一种模拟接口数字控制舵机放大器，其中：通讯电路的协议为RS422协议。
进一步的，如上所述的一种模拟接口数字控制舵机放大器，其中：DSP控制器采用德州仪器公司生产的型号为28035的DSP控制器。
进一步的，如上所述的一种模拟接口数字控制舵机放大器，其中：控制信号和反馈信号的信号范围是-10V～+10V；DSP控制器的数字/模拟接口输入电压范围为0V～+3.3V。
本发明技术方案的有益效果是：
(1)模拟接口，适应于总控系统简洁的弹上产品；
(2)数字电路控制，扩展接口丰富，并且能够适应新型控制方式；
(3)数字控制器上实现巴特沃斯数字低通滤波器，滤除高频噪声；
(4)成品调试工艺简洁，免除模拟舵系统调试复杂耗时的弊端；
附图说明
图1为本发明舵机放大器设计框图。
图中：数字接口1、模拟接口2、通讯电路3、调理电路4、电流传感器5、电位计6、DSP控制器7、隔离电路8、前级驱动电路9、功率输出电路10、电机11。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
如图1所示，本发明一种模拟接口数字控制舵机放大器，包括数字接口1、模拟接口2、通讯电路3、调理电路4、电流传感器5、电位计6，以及依次串联的DSP控制器7、隔离电路8、前级驱动电路9、功率输出电路10；
其中：舵机系统的控制信号和反馈信号均为模拟信号；在本实施例中，控制信号和反馈信号的信号范围是-10V～+10V。
反馈信号来自电位计6和电流传感器5：电位计6向调理电路4提供±10V的反馈电压信号，电流传感器5监测电机电流并将电机电流信号转换为电机电压信号作为另一路反馈信号输送到调理电路4；
控制信号经过模拟接口2输入调理电路4，在调理电路4中将控制信号和反馈信号降低到DSP控制器7的数字/模拟接口的允许范围内，然后将调理后的信号输出到DSP控制器7的数字/模拟接口中；
测试设备输出的信号经过数字接口1输入通讯电路3，通讯电路3对数字信号进行调理以使其满足通讯电路协议，然后将调理后的信号输出到DSP控制器7的数字接口中；在本实施例中，通讯电路3的协议为RS422协议。
在DSP控制器7中对信号进行调理和滤波处理，并进行控制运算，然后输出信号到隔离电路8；在本实施例中，DSP控制器7采用德州仪器公司生产的型号为28035的DSP控制器，DSP控制器7的数字/模拟接口输入电压范围为0V～+3.3V。
在隔离电路8中通过光耦隔离芯片将信号进行隔离，然后输出信号到前级驱动电路9；在前级驱动电路9中对信号进行预驱动，信号包括电流信号和电压信号，通过预驱动将电流信号和电压信号进行提升，然后输出信号到功率输出电路10；在功率输出电路10中将电流信号和电压信号提升至系统设定的范围，然后输出电流信号和电压信号到电机11，对电机11进行驱动。

Claims (4)

1.一种模拟接口数字控制舵机放大器，其特征在于：
包括数字接口、模拟接口、通讯电路、调理电路、电流传感器、电位计，以及依次串联的DSP控制器、隔离电路、前级驱动电路和功率输出电路；
其中：舵机系统的控制信号和反馈信号均为模拟信号；
反馈信号来自电位计和电流传感器：电位计向调理电路提供±10V的反馈电压信号，电流传感器监测电机电流并将电机电流信号转换为电机电压信号作为另一路反馈信号输送到调理电路；
控制信号经过模拟接口输入调理电路，在调理电路中将控制信号和反馈信号降低到DSP控制器的数字/模拟接口的允许范围内，然后将调理后的信号输出到DSP控制器的数字/模拟接口中；
测试设备输出的信号经过数字接口输入通讯电路，通讯电路对数字信号进行调理以使其满足通讯电路协议，然后将调理后的信号输出到DSP控制器的数字接口中；
在DSP控制器中对信号进行调理和滤波处理，并进行控制运算，然后输出信号到隔离电路；
在隔离电路中通过光耦隔离芯片将信号进行隔离，然后输出信号到前级驱动电路；
在前级驱动电路中对信号进行预驱动，信号包括电流信号和电压信号，通过预驱动将电流信号和电压信号进行提升，然后输出信号到功率输出电路；
在功率输出电路中将电流信号和电压信号提升至系统设定的范围，然后输出电流信号和电压信号到电机，对电机进行驱动。
2.如权利要求1所述的一种模拟接口数字控制舵机放大器，其特征在于：通讯电路的协议为RS422协议。
3.如权利要求1所述的一种模拟接口数字控制舵机放大器，其特征在于：DSP控制器采用德州仪器公司生产的型号为28035的DSP控制器。
4.如权利要求1所述的一种模拟接口数字控制舵机放大器，其特征在于：控制信号和反馈信号的信号范围是-10V～+10V；DSP控制器的数字/模拟接口输入电压范围为0V～+3.3V。
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