CN109649695A - 一种货运飞船对接机构主驱动电机的驱动控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种货运飞船对接机构主驱动电机的驱动控制方法及装置，包含a.对输入信号进行组合得到传感器信号，组合输出组合信号；用每个位置所述的传感器信号和所述的组合信号进行逻辑判断，得出位置信号；b.根据所述的位置信号，自动控制或/和手动控制主驱动电机；c.检测主驱动组合电机工作电流，根据过流信息控制电机停转；当控制过程中再次给出电机启动信号后，电机再次启动；d.将接收到的控制脉冲信号转换为电平量控制电机使能和转向，发出使能信号和转向信号；e.在所述的使能信号和所述的转向信号的控制下实现对主驱动组合电机的驱动。本发明能够实现对接和分离过程中对主驱动组合电机的可靠控制，实现接环位置的准确判断。

Description

一种货运飞船对接机构主驱动电机的驱动控制方法及装置

技术领域

本发明涉及空间科学领域飞船机构的控制驱动领域，特别涉及一种货运飞船对接机构主驱动电机的驱动控制方法及装置。

背景技术

随着我国空间科学领域的技术发展，我国已成为少数几个能载人进入太空的国家之一。货运飞船作为物资补给的运输飞船，是空间站工程的重要组成部分。

货运飞船要实现与空间实验室或空间站的对接与分离，主要依靠对接机构分系统。对接机构分系统的核心技术是对接机构机械组件相关电机的控制和驱动技术。机构机械组件电机种类繁多，控制技术复杂，对控制技术的实现和可靠性要求很高。

所以需要一种货运飞船对接机构主驱动电机控制驱动技术，使得主驱动电机通过推出或拉回对接环，使对接环处于初始位置、对接位置、极限位置、端面接近位置，实现货运飞船与目标飞行器的对接和分离，同时需要判断位置精确且驱动控制方法可靠。

发明内容

本发明的目的是提供一种货运飞船对接机构主驱动电机的驱动控制方法及装置，实现在货运飞船与目标飞行器的对接和分离过程中对主驱动组合电机的可靠控制。

为了实现以上目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种货运飞船对接机构主驱动电机的驱动控制方法，包含：

a.对输入信号进行组合得到传感器信号，组合输出组合信号；用每个位置所述的传感器信号和所述的组合信号进行逻辑判断，得出位置信号；

b.根据所述的位置信号，自动控制或/和手动控制主驱动电机；

c.检测主驱动组合电机工作电流，根据过流信息控制电机停转；当控制过程中再次给出电机启动信号后，电机再次启动；

d.将接收到的控制脉冲信号转换为电平量控制电机使能和转向，发出使能信号和转向信号；

e.在所述的使能信号和所述的转向信号的控制下实现对主驱动组合电机的驱动。

优选地，所述的输入信号包括端面接近传感器、对接环极限位置传感器、对接环对接位置传感器、对接环初始位置传感器与杆位移电位计传感器信号。

优选地，步骤a中所述的逻辑判断包括所述的传感器信号和所述的组合信号不一致时，结合位置信号进行三取二判断，增强位置判断的可靠性。

优选地，步骤b中所述的自动控制步骤包括：

b1.启动主驱动组合推出对接环；

b2.判断是否到达对接位置，若是则直接关闭主驱动组合电机，若否则判断200s内是否发送到达对接位置的信号，进入步骤b3；

b3.若是则关闭主驱动组合电机，若否则从200s开始用电位计信号参与判断，三个电位计传感器中至少有二个杆位移电位计传感器的电压信号不小于3.08V表示到对接位置，判断完成则关闭主驱动组合电机，未完成则进入步骤b4；

b4.在200s-400s的时间段内一直对电位计传感器信号进行判断，若超过400s不能发送位置信号，则关闭主驱动组合电机并在串口发送对接过程故障码03H。

优选地，步骤c中所述的过流信息的判断步骤包括：

预设电机过流幅值和预设时间阈值，当电机电流信号超过所设幅值且持续时间超过所设时间阈值时，给出电机过流信号。

一种货运飞船对接机构主驱动电机的驱动控制装置，包含：

传感器信号组合与判断模块，所述的传感器信号组合与判断模块对输入信号进行组合得到传感器信号，组合输出组合信号；用每个位置所述的传感器信号和所述的组合信号进行逻辑判断，得出位置信号；

自动流程控制模块，所述的自动流程控制模块根据所述的位置信号自动控制主驱动电机；

手动命令控制模块，所述的手动命令控制模块根据所述的位置信号手动控制主驱动电机；

过流判断与电机停模块，所述的过流判断与电机停模块检测主驱动组合电机工作电流，根据过流信息控制电机停转；当控制过程中再次给出电机启动信号后，电机再次启动；

电机使能控制模块，所述的电机使能控制模块将接收到的控制脉冲信号转换为电平量控制电机使能，发出使能信号；

电机转向控制模块，所述的电机转向控制模块将接收到的控制脉冲信号转换为电平量控制电机转向，发出转向信号；

电机驱动模块，所述的电机驱动模块在所述的使能信号和所述的转向信号的控制下实现对主驱动组合电机的驱动。

优选地，所述的输入信号包括端面接近传感器、对接环极限位置传感器、对接环对接位置传感器、对接环初始位置传感器与杆位移电位计传感器信号。

优选地，所述的逻辑判断包括所述的传感器信号和所述的组合信号不一致时，结合位置信号进行三取二判断，增强位置判断的可靠性。

优选地，所述的自动流程控制模块包括：启动主驱动组合推出对接环；判断是否到达对接位置，若是则直接关闭主驱动组合电机，若否则判断传感器信号组合与判断模块200s内是否发送到达对接位置的信号；若是则关闭主驱动组合电机，若否则从200s开始用电位计信号参与判断，三个电位计传感器中至少有二个杆位移电位计传感器的电压信号不小于3.08V表示到对接位置，判断完成则关闭主驱动组合电机，未完成则在200s-400s的时间段内一直对电位计传感器信号进行判断，若超过400s传感器信号组合与判断模块不能发送位置信号，则关闭主驱动组合电机并在串口发送对接过程故障码03H。

优选地，所述的过流信息的判断步骤包括：

预设电机过流幅值和预设时间阈值，当电机电流信号超过所设幅值且持续时间超过所设时间阈值时，给出电机过流信号。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

1、能实现对接分离过程中对接环位置的准确判断；

2、自动、手动两种控制模式相冗余实现对电机的可靠控制；

3、具备过流信息判断与电机急停控制功能，可根据过流检测结果或遥控手控指令控制电机停转；

4、默认的自动流程控制工作模式能在不需要外部指令的情况下，独立自主完成主驱动组合电机控制。

附图说明

图1为本发明一种货运飞船对接机构主驱动电机的驱动控制方法的示意图。

图2为本发明一种货运飞船对接机构主驱动电机的驱动控制方法中自动控制流程的示意图。

图3为本发明一种货运飞船对接机构主驱动电机的驱动控制装置的模块示意图。

具体实施方式

以下结合附图，通过详细说明一个较佳的具体实施例，对本发明做进一步阐述。

图1示出了本发明的一种货运飞船对接机构主驱动电机的驱动控制方法的示意图，具体地，包括如下步骤：

首先，进入步骤S101，对输入信号进行组合得到传感器信号，输入信号包括端主驱动组合电机四个位置控制点的位置传感器信号，即端面接近传感器、对接环极限位置传感器、对接环对接位置传感器、对接环初始位置传感器，与三个杆位移电位计传感器信号，每个位置传感器有多个触点，每一个位置有多路位置传感器。对触点信号进行组合输出组合信号；用每个位置所述的传感器信号和所述的组合信号进行逻辑判断，所述的传感器信号和所述的组合信号不一致时，结合位置信号进行三取二判断，增强位置判断的可靠性，得出位置信号。

然后，进入步骤S102，根据所述的位置信号，自动控制或/和手动控制主驱动电机。其中自动控制能在不需要外部指令的情况下控制主驱动组合电机按照预设流程自行运动，到达位置控制点后关闭电机；手动控制接收遥控指令或手控指令控制主驱动组合电机，遥控、手控优先级一致。指令有四条，分别是控制对接环运动到四个位置控制点中的某一个位置。接收指令后启动电机运行，当到位后停止电机运动，然后等待下一条指令。所述的自动控制和所述的手动控制相互独立实现对主驱动组合电机的控制，互为冗余备份。

接着，进入步骤S103，检测主驱动组合电机工作电流，当电机电流信号超过预设幅值且持续时间超过预设时间阈值时，给出电机过流信号。一般来说，超过5.5A持续时间超过10s即判断为出现过流。当控制过程中再次给出电机启动信号后，电机再次启动。

之后，进入步骤S104，将接收到的控制脉冲信号转换为电平量控制电机使能和转向，发出使能信号和转向信号；

最后，进入步骤S105，使用2个专用电机驱动电路LHB381B在所述的使能信号和所述的转向信号的控制下实现对2个主驱动组合电机的驱动。

图2示出了一种货运飞船对接机构主驱动电机的驱动控制方法中自动控制流程的示意图本领域技术人员理解，所述图2为所述图1中步骤S102的子步骤，具体地，包括如下步骤：

首先，进入步骤S1021，启动主驱动组合推出对接环；

然后，进入步骤S1022，判断是否到达对接位置，若是则直接关闭主驱动组合电机，若否则判断200s内是否发送到达对接位置的信号，进入步骤S1023；

接着，进入步骤S1023，若是则关闭主驱动组合电机，若否则从200s开始用电位计信号参与判断，三个电位计传感器中至少有二个杆位移电位计传感器的电压信号不小于3.08V表示到对接位置，判断完成则关闭主驱动组合电机，未完成则进入步骤S1024；

最后，进入步骤S1024，在200s-400s的时间段内一直对电位计传感器信号进行判断，若超过400s传感器不能发送位置信号，则关闭主驱动组合电机并在串口发送对接过程故障码03H。

图3示出了一种货运飞船对接机构主驱动电机的驱动控制装置的模块示意图，具体地，包括如下模块：

传感器信号组合与判断模块1，所述的传感器信号组合与判断模块1对输入信号进行组合得到传感器信号，输入信号包括端主驱动组合电机四个位置控制点的位置传感器信号，即端面接近传感器、对接环极限位置传感器、对接环对接位置传感器、对接环初始位置传感器，与三个杆位移电位计传感器信号，每个位置传感器有多个触点，每一个位置有多路位置传感器。对触点信号进行组合输出组合信号；用每个位置所述的传感器信号和所述的组合信号进行逻辑判断，所述的传感器信号和所述的组合信号不一致时，结合位置信号进行三取二判断，增强位置判断的可靠性，得出位置信号。

自动流程控制模块2，所述的自动流程控制模块2根据所述的位置信号自动控制主驱动电机，具体自动控制流程包括：启动主驱动组合推出对接环；判断是否到达对接位置，若是则直接关闭主驱动组合电机，若否则判断传感器信号组合与判断模块1在200s内是否发送到达对接位置的信号；若是则关闭主驱动组合电机，若否则从200s开始用电位计信号参与判断，三个电位计传感器中至少有二个杆位移电位计传感器的电压信号不小于3.08V表示到对接位置，判断完成则关闭主驱动组合电机，未完成则在200s-400s的时间段内一直对电位计传感器信号进行判断，若超过400s传感器信号组合与判断模块1不能发送位置信号，则关闭主驱动组合电机并在串口发送对接过程故障码03H。

手动命令控制模块3，所述的手动命令控制模块3根据所述的位置信号手动控制主驱动电机。手动控制接收遥控指令或手控指令控制主驱动组合电机，遥控、手控优先级一致。指令有四条，分别是控制对接环运动到四个位置控制点中的某一个位置。接收指令后启动电机运行，当到位后停止电机运动，然后等待下一条指令。

所述的自动流程控制模块2和所述的手动流程控制模块3相互独立实现对主驱动组合电机的控制，互为冗余备份。

过流判断与电机停模块4，所述的过流判断与电机停模块4检测主驱动组合电机工作电流，当电机电流信号超过预设幅值且持续时间超过预设时间阈值时，给出电机过流信号。一般来说，超过5.5A持续时间超过10s即判断为出现过流。当控制过程中再次给出电机启动信号后，电机再次启动。

电机使能控制模块5，所述的电机使能控制模块5将接收到的控制脉冲信号转换为电平量控制电机使能，发出使能信号。

电机转向控制模块6，所述的电机转向控制模块6将接收到的控制脉冲信号转换为电平量控制电机转向，发出转向信号。

电机驱动模块7，所述的电机驱动模块7使用2个专用电机驱动电路LHB381B在所述的使能信号和所述的转向信号的控制下实现对2个主驱动组合电机的驱动。

综上所述，本发明一种货运飞船对接机构主驱动电机的驱动控制方法及装置，能实现主驱动组合电机四个位置控制点的准确判断。具有自动和手动两种工作模式，两种工作模式均能独立工作并能通过自动控制关闭指令进行切换。默认工作模式为自动控制模式，可按照流程自主运行不需要外部指令。同时还具有过流检测与判断的功能，能在过流时立即停止电机工作实现对电机的保护。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种货运飞船对接机构主驱动电机的驱动控制方法，其特征在于，包含：

a.对输入信号进行组合得到传感器信号，组合输出组合信号；用每个位置所述的传感器信号和所述的组合信号进行逻辑判断，得出位置信号；

b.根据所述的位置信号，自动控制或/和手动控制主驱动电机；

c.检测主驱动组合电机工作电流，根据过流信息控制电机停转；当控制过程中再次给出电机启动信号后，电机再次启动；

d.将接收到的控制脉冲信号转换为电平量控制电机使能和转向，发出使能信号和转向信号；

e.在所述的使能信号和所述的转向信号的控制下实现对主驱动组合电机的驱动。

2.如权利要求1所述的驱动控制方法，其特征在于，所述的输入信号包括端面接近传感器、对接环极限位置传感器、对接环对接位置传感器、对接环初始位置传感器与杆位移电位计传感器信号。

3.如权利要求1所述的驱动控制方法，其特征在于，步骤a中所述的逻辑判断包括所述的传感器信号和所述的组合信号不一致时，结合位置信号进行三取二判断，增强位置判断的可靠性。

4.如权利要求1所述的驱动控制方法，其特征在于，步骤b中所述的自动控制步骤包括：

b1.启动主驱动组合推出对接环；

b2.判断是否到达对接位置，若是则直接关闭主驱动组合电机，若否则判断200s内是否发送到达对接位置的信号，进入步骤b3；

b3.若是则关闭主驱动组合电机，若否则从200s开始用电位计信号参与判断，三个电位计传感器中至少有二个杆位移电位计传感器的电压信号不小于3.08V表示到对接位置，判断完成则关闭主驱动组合电机，未完成则进入步骤b4；

b4.在200s-400s的时间段内一直对电位计传感器信号进行判断，若超过400s不能发送位置信号，则关闭主驱动组合电机并在串口发送对接过程故障码03H。

5.如权利要求1所述的驱动控制方法，其特征在于，步骤c中所述的过流信息的判断步骤包括：

预设电机过流幅值和预设时间阈值，当电机电流信号超过所设幅值且持续时间超过所设时间阈值时，给出电机过流信号。

6.一种货运飞船对接机构主驱动电机的驱动控制装置，其特征在于，包含：传感器信号组合与判断模块，所述的传感器信号组合与判断模块对输入信号进行组合得到传感器信号，组合输出组合信号；用每个位置所述的传感器信号和所述的组合信号进行逻辑判断，得出位置信号；

自动流程控制模块，所述的自动流程控制模块根据所述的位置信号自动控制主驱动电机；

手动命令控制模块，所述的手动命令控制模块根据所述的位置信号手动控制主驱动电机；

过流判断与电机停模块，所述的过流判断与电机停模块检测主驱动组合电机工作电流，根据过流信息控制电机停转；当控制过程中再次给出电机启动信号后，电机再次启动；

电机使能控制模块，所述的电机使能控制模块将接收到的控制脉冲信号转换为电平量控制电机使能，发出使能信号；

电机转向控制模块，所述的电机转向控制模块将接收到的控制脉冲信号转换为电平量控制电机转向，发出转向信号；

电机驱动模块，所述的电机驱动模块在所述的使能信号和所述的转向信号的控制下实现对主驱动组合电机的驱动。

7.如权利要求6所述的驱动控制装置，其特征在于，所述的输入信号包括端面接近传感器、对接环极限位置传感器、对接环对接位置传感器、对接环初始位置传感器与杆位移电位计传感器信号。

8.如权利要求6所述的驱动控制装置，其特征在于，所述的逻辑判断包括所述的传感器信号和所述的组合信号不一致时，结合位置信号进行三取二判断，增强位置判断的可靠性。

9.如权利要求6所述的驱动控制装置，其特征在于，所述的自动流程控制模块包括：启动主驱动组合推出对接环；判断是否到达对接位置，若是则直接关闭主驱动组合电机，若否则判断传感器信号组合与判断模块200s内是否发送到达对接位置的信号；若是则关闭主驱动组合电机，若否则从200s开始用电位计信号参与判断，三个电位计传感器中至少有二个杆位移电位计传感器的电压信号不小于3.08V表示到对接位置，判断完成则关闭主驱动组合电机，未完成则在200s-400s的时间段内一直对电位计传感器信号进行判断，若超过400s传感器信号组合与判断模块不能发送位置信号，则关闭主驱动组合电机并在串口发送对接过程故障码03H。

10.如权利要求6所述的驱动控制装置，其特征在于，所述的过流信息的判断步骤包括：

预设电机过流幅值和预设时间阈值，当电机电流信号超过所设幅值且持续时间超过所设时间阈值时，给出电机过流信号。