CN113513952B - 电动舵机、电动舵机零位标定方法、装置和存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请揭示了一种电动舵机、电动舵机零位标定方法、装置和存储介质，所述电动舵机包括舵轴、舵机安装框架、丝杆、丝杆螺母、角度传感器和导杆；所述舵轴、所述丝杆、所述丝杆螺母、所述角度传感器和所述导杆安装在所述舵机安装框架中，所述角度传感器用于测量相对舵轴的偏转角；所述丝杆和所述丝杆螺母之间通过滚珠丝杆副连接，所述丝杆螺母中设有导向槽，所述导向槽与所述导杆形成滑动副；在所述丝杆转动时，在所述导杆的作用下所述丝杆螺母不转动而沿着所述导杆方向运动，进而带动所述舵轴转动。解决了相关技术中电动舵机零位标定时所需的设备和人员较多并且电动舵机的零位会出现误差的问题，达到了无需借助其他设备即可快捷准确的对电动舵机进行零位标定的效果。

Description

电动舵机、电动舵机零位标定方法、装置和存储介质

技术领域

本发明属于电动伺服控制领域，涉及一种电动舵机、电动舵机零位标定方法、装置和存储介质。

背景技术

电动舵机作为导弹控制系统的执行部件，通过驱动舵面偏转，控制导弹的飞行姿态和弹道。电动舵机具有质量轻，性能稳定，维护方便等特点，逐渐成为舵机发展的新方向。

电动舵机的执行机构通常包括电机、传动机构和输出轴组成。传动机构作为执行机构的核心部分，通常为减速结构以获得较大的扭矩输出。对于弹上舵机，需要将舵机的机械零位与舵机的电气零位(传感器零位)重合，现有方案是将舵面固定到舵轴上，将舵轴控制在传感器零位，通过外部测量设备确定舵面与舱体的舵偏角的偏差值，然后再通过控制算法减去偏差值，使得舵轴在传感器零位时，舵面偏角与舱体轴向重合。这种方法工作量较大，需要参与配合的设备和人员较多，往往因为舵面和舵轴之间存在间隙，导致舵轴的机械零位出现偏差。

发明内容

为了解决相关技术电动舵机零位标定时所需的设备和人员较多并且电动舵机的零位会出现误差的问题，本申请实施例提供了一种电动舵机、电动舵机零位标定方法、装置和存储介质。技术方案如下：

提供了一种电动舵机，所述电动舵机包括舵轴、舵机安装框架、丝杆、丝杆螺母、角度传感器和导杆；

所述舵轴、所述丝杆、所述丝杆螺母、所述角度传感器和所述导杆安装在所述舵机安装框架中，所述角度传感器用于测量相对舵轴的偏转角；

所述丝杆和所述丝杆螺母之间通过滚珠丝杆副连接，所述丝杆螺母中设有导向槽，所述导向槽与所述导杆形成滑动副；

在所述丝杆转动时，在所述导杆的作用下所述丝杆螺母不转动而沿着所述导杆方向运动，进而带动所述舵轴转动。

可选的，所述丝杆螺母的导向槽的两端与对应的导杆限位之间的距离相等。

可选的，所述丝杆螺母的导向槽的左侧与所述导杆的左侧限位端面之间的距离为t1，所述丝杆螺母的导向槽的右侧与所述导杆的右侧限位端面之间的距离为t2；

所述丝杆螺母从所述导杆两限位端面的中间位置向左右两侧滑动的最大距离为tmax；

其中，t1＝t2＝tmax。

第二方面，提供了一种电动舵机零位标定方法，用于第一方面所述的电动舵机中，所述方法包括：

获取所述丝杆螺母运动至所述导杆左侧限位端面时，所述角度传感器检测得到的左侧偏转角；

获取所述丝杆螺母运动至所述导杆右侧限位端面时，所述角度传感器检测得到的右侧偏转角；

获取所述丝杆螺母正常状态时，所述角度传感器检测到的目标偏转角；

根据所述左侧偏转角、所述右侧偏转角和所述目标偏转角对所述电动舵机进行零位标定。

可选的，所述根据所述左侧偏转角、所述右侧偏转角和所述目标偏转角对所述电动舵机进行零位标定，包括：

根据所述左侧偏转角和所述右侧偏转角计算偏差角；

根据所述偏差角和所述目标偏转角对所述电动舵机进行零位标定。

可选的，所述根据所述左侧偏转角和所述右侧偏转角计算偏差角，包括：

所述偏差角θ₀为：

其中，θ_传感器左为左侧偏转角，θ_传感器右为右侧偏转角。

可选的，所述根据所述偏差角和所述目标偏转角对所述电动舵机进行零位标定，包括：

计算所述目标偏转角与所述偏差角的角度差；

若所述角度差为0，则确定所述舵轴的位置为零位。

第三方面，提供了一种电动舵机零位标定装置，所述装置包括存储器和处理器，所述存储器中存储有至少一条程序指令，所述处理器通过加载并执行所述至少一条程序指令以实现第二方面所述的方法。

第四方面，提供了一种计算机存储介质，所述存储介质中存储有至少一条程序指令，所述至少一条程序指令被处理器加载并执行以实现第二方面所述的方法。

通过提供一种电动舵机，所述电动舵机包括舵轴、舵机安装框架、丝杆、丝杆螺母、角度传感器和导杆；所述舵轴、所述丝杆、所述丝杆螺母、所述角度传感器和所述导杆安装在所述舵机安装框架中，所述角度传感器用于测量相对舵轴的偏转角；所述丝杆和所述丝杆螺母之间通过滚珠丝杆副连接，所述丝杆螺母中设有导向槽，所述导向槽与所述导杆形成滑动副；在所述丝杆转动时，在所述导杆的作用下所述丝杆螺母不转动而沿着所述导杆方向运动，进而带动所述舵轴转动。解决了相关技术中电动舵机零位标定时所需的设备和人员较多并且电动舵机的零位会出现误差的问题，达到了无需借助其他设备即可快捷准确的对电动舵机进行零位标定的效果。

通过将丝杆螺母的导向槽两端与导杆限位之间的距离设置为相同，使得丝杆螺母运动至导杆左右两侧的限位时，角度传感器测量得到的偏转角相同，简化后续处理的效果。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本发明。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

图1是本发明一个实施例提供的电动舵机的示意图；

图2是本发明一个实施例提供的丝杆螺母处于中间位置时电动舵机的结构示意图；

图3是本发明另一个实施例提供的电动舵机零位标定方法的方法流程图；

图4是本发明一个实施例提供的丝杆螺母处于左侧位置时电动舵机的结构示意图；

图5是本发明一个实施例提供的丝杆螺母处于右侧位置时电动舵机的结构示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。

请参考图1，其示出了本申请一个实施例提供的电动舵机的结构示意图，如图1所示，所述电动舵机包括：舵轴11、舵机安装框架12、丝杆13、丝杆螺母14、角度传感器15和导杆16；

所述舵轴11、所述丝杆13、所述丝杆螺母13、所述角度传感器15和所述导杆16安装在所述舵机安装框架12中，所述角度传感器15用于测量相对舵轴11的偏转角；

所述丝杆13和所述丝杆螺母14之间通过滚珠丝杆副连接，所述丝杆螺母中设有导向槽17，所述导向槽17与所述导杆16形成滑动副；其中，导杆16为两端粗中间细的哑铃式结构，丝杆螺母14的导向槽17滑动安装在导杆16中间的细杆部分，并通过导杆16两端的粗杆部分进行限位。

在所述丝杆13转动时，在所述导杆16的作用下所述丝杆螺母14不转动而沿着所述导杆16方向运动，进而带动所述舵轴11转动。可选的，丝杆螺母14转动时，通过传动机构将丝杆螺母14的直线运动转换为舵轴11的转动。

其中，所述丝杆螺母14的导向槽17的两端与对应的导杆限位端面18之间的距离相等。所述丝杆螺母14的导向槽17的左侧与所述导杆的左侧限位端面18之间的距离为t1，所述丝杆螺母14的导向槽17的右侧与所述导杆的右侧限位端面18之间的距离为t2；所述丝杆螺母14从所述导向槽17的中间位置向左右两侧滑动的最大距离为tmax；t1＝t2＝tmax。

比如，请参考图2，其示出了丝杆螺母的导杆两限位端面18在中间位置时电动舵机的结构示意图。

在上述电动舵机中，在丝杆螺母14运动时由于机械传动的效果，丝杆螺母14的运动距离与舵轴11之间会产生一定的偏转角，假设丝杆螺母14的运动距离为t(假设向左运动为正，向右运动为负)，则偏转角为：

其中，l为丝杆13中心线与舵轴11中心线的距离。

这也就是说，在丝杆螺母14运动到最左侧和最右侧时，左偏转角和右偏转角分别为：

由上内容可知，θ_左和θ_右的绝对值相等，只是相差一个负号，即θ_左＝-θ_右。

综上所述，通过提供一种电动舵机，所述电动舵机包括舵轴、舵机安装框架、丝杆、丝杆螺母、角度传感器和导杆；所述舵轴、所述丝杆、所述丝杆螺母、所述角度传感器和所述导杆安装在所述舵机安装框架中，所述角度传感器用于测量相对舵轴的偏转角；所述丝杆和所述丝杆螺母之间通过滚珠丝杆副连接，所述丝杆螺母中设有导向槽，所述导向槽与所述导杆形成滑动副；在所述丝杆转动时，在所述导杆的作用下所述丝杆螺母不转动而沿着所述导杆方向运动，进而带动所述舵轴转动。解决了相关技术中电动舵机零位标定时所需的设备和人员较多并且电动舵机的零位会出现误差的问题，达到了无需借助其他设备即可快捷准确的对电动舵机进行零位标定的效果。

通过将丝杆螺母的导向槽两端与导杆限位之间的距离设置为相同，使得丝杆螺母运动至导杆左右两侧的限位时，角度传感器测量得到的偏转角相同，简化后续处理的效果。

请参考图3，其示出了本申请一个实施例提供的电动舵机零位标定方法的方法流程图，该零位标定方法可以用于上述实施例所述的电动舵机中，如图3所示，所述方法包括：

步骤301，获取所述丝杆螺母运动至所述导杆左侧限位端面时，所述角度传感器检测得到的左侧偏转角；

步骤302，获取所述丝杆螺母运动至所述导杆右侧限位端面时，所述角度传感器检测得到的右侧偏转角；

请参考图4和图5，其分别示出了丝杆螺母运动至左侧限位端面和右侧限位端面时的示意图。

步骤303，获取所述丝杆螺母正常状态时，所述角度传感器检测到的目标偏转角；

步骤304，根据所述左侧偏转角、所述右侧偏转角和所述目标偏转角对所述电动舵机进行零位标定。

第一，根据所述左侧偏转角和所述右侧偏转角计算偏差角；

假设传感器零位与舵轴零位之间的偏差角为θ₀，舵轴相对于舵轴零位的偏转角为θ，则在进行偏转角测量时，角度传感器测量得到的偏转角θ_传感器＝θ₀+θ。

也就是说，

也即所述偏差角θ₀为：

其中，θ_传感器左为左侧偏转角，θ_传感器右为右侧偏转角。

第二，根据所述偏差角和所述目标偏转角对所述电动舵机进行零位标定。

本步骤包括：计算所述目标偏转角与所述偏差角的角度差；若所述角度差为0，则确定所述舵轴的位置为零位。

在进行电动舵机控制时，根据以上公式可知，将角度传感器检测到的偏转角减去θ₀的值，即可得到舵轴的偏转角。当角度传感器采集值减去θ₀的值为0°时，舵轴的位置为零位，此时即可完成舵机零位标定。

这也就是说，本申请可以通过角度传感器检测得到的偏转角-θ₀即可快捷准确的对电动舵机进行零位标定。

综上所述，通过控制所述丝杆螺母运动至所述导杆左侧限位时，所述角度传感器检测得到的左侧偏转角；控制所述丝杆螺母运动至所述导杆右侧限位时，所述角度传感器检测得到的右侧偏转角；获取所述丝杆螺母正常状态时，所述角度传感器检测到的目标偏转角；根据所述左侧偏转角、所述右侧偏转角和所述目标偏转角对所述电动舵机进行零位标定。解决了相关技术中电动舵机零位标定时所需的设备和人员较多并且电动舵机的零位会出现误差的问题，达到了无需借助其他设备即可快捷准确的对电动舵机进行零位标定的效果。

本申请还提供一种电动舵机零位标定装置，所述装置包括存储器和处理器，所述存储器中存储有至少一条程序指令，所述处理器通过加载并执行所述至少一条程序指令以实现上述的电动舵机零位标定方法。

本申请还挺一种计算机存储介质，所述存储介质中存储有至少一条程序指令，所述至少一条程序指令被处理器加载并执行以实现上述的电动舵机零位标定方法。

需要说明的是，本发明所示的计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本发明中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。而在本发明中，计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：无线、电线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。

附图中的流程图和框图，图示了按照本发明各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，上述模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图或流程图中的每个方框、以及框图或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

描述于本发明实施例中所涉及到的单元可以通过软件的方式实现，也可以通过硬件的方式来实现，所描述的单元也可以设置在处理器中。其中，这些单元的名称在某种情况下并不构成对该单元本身的限定。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员易于理解，这里描述的示例实施方式可以通过软件实现，也可以通过软件结合必要的硬件的方式来实现。因此，根据本发明实施方式的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是CD-ROM，U盘，移动硬盘等)中或网络上，包括若干指令以使得一台计算设备(可以是个人计算机、服务器、触控终端、或者网络设备等)执行根据本发明实施方式的方法。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (3)

1.一种电动舵机零位标定方法，其特征在于，所述电动舵机包括舵轴、舵机安装框架、丝杆、丝杆螺母、角度传感器和导杆；

所述舵轴、所述丝杆、所述丝杆螺母、所述角度传感器和所述导杆安装在所述舵机安装框架中，所述角度传感器用于测量丝杆螺母的运动距离相对舵轴的偏转角；

所述丝杆和所述丝杆螺母之间通过滚珠丝杆副连接，所述丝杆螺母中设有导向槽，所述导向槽与所述导杆形成滑动副；所述导杆为两端粗中间细的哑铃式结构，丝杆螺母的导向槽滑动安装在导杆中间的细杆部分，并通过导杆两端的粗杆部分进行限位；

在所述丝杆转动时，在所述导杆的作用下所述丝杆螺母不转动而沿着所述导杆方向运动，进而带动所述舵轴转动；所述方法包括：

获取所述丝杆螺母运动至所述导杆左侧限位端面时，所述角度传感器检测得到的左侧偏转角；

获取所述丝杆螺母运动至所述导杆右侧限位端面时，所述角度传感器检测得到的右侧偏转角；

获取所述丝杆螺母正常状态时，所述角度传感器检测到的目标偏转角；

根据所述左侧偏转角、所述右侧偏转角和所述目标偏转角对所述电动舵机进行零位标定；

所述根据所述左侧偏转角、所述右侧偏转角和所述目标偏转角对所述电动舵机进行零位标定，包括：

根据所述左侧偏转角和所述右侧偏转角计算偏差角；

根据所述偏差角和所述目标偏转角对所述电动舵机进行零位标定；

所述根据所述左侧偏转角和所述右侧偏转角计算偏差角，包括：

所述偏差角θ₀为：

其中，θ_传感器左为左侧偏转角，θ_传感器右为右侧偏转角；

所述根据所述偏差角和所述目标偏转角对所述电动舵机进行零位标定，包括：

计算所述目标偏转角与所述偏差角的角度差；

若所述角度差为0，则确定所述舵轴的位置为零位。

2.一种电动舵机零位标定装置，其特征在于，所述装置包括存储器和处理器，所述存储器中存储有至少一条程序指令，所述处理器通过加载并执行所述至少一条程序指令以实现权利要求1所述的方法。

3.一种计算机存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有至少一条程序指令，所述至少一条程序指令被处理器加载并执行以实现权利要求1所述的方法。

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