CN204229188U - 数字化舵机控制器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及飞行器控制领域，具体涉及舵机控制器。包括：CPU处理器，对于无刷电机进行控制，其特征在于：对于1个无刷电机，CPU处理器输出1路PWM信号，通过逻辑电路进行扩展，得到无刷电机的6路控制信号；逻辑电路表达式如下所述： 其中，A：A相霍尔信号；B：B相霍尔信号；C：C相霍尔信号；来自无刷电机；ENABLE：使能控制信号；PWM1、PWM2、PWM3、PWM4、PWM5、PWM6：无刷电机6路控制信号。本方案中利用CPLD，结合PWM信号扩展实现无刷电机的硬件换相，同时方案中无需考虑电机的正、反转，结构合理，并且可完全实现无刷电机与有刷电机控制的软件兼容。
Description
技术领域
本实用新型涉及飞行器控制领域，具体涉及舵机控制器。
背景技术
随着飞行器速度、飞行高度和机动性的不断增加，电动舵系统必然要向快速响应、能在高空条件下可靠工作、实现精确控制的方向发展。已有的电动舵系统的控制电路主要采用模拟电路，电路体积较大、很难采用先进的控制算法、因元器件参数变化控制电路长时间工作后还会导致性能变差。相反，采用数字控制方式却不存在这些问题，因此，电动舵系统的全数字化是今后的重点发展方向。目前，由于DSP技术快速发展，一些高速、专用电机控制高速数据处理器(DSP)的出现，为电动舵系统的数字化控制奠定了基础，使得长期以来构建在现代控制理论或其它一些复杂控制算法基础上的控制理论能够实用化。
在由DSP直接控制直流无刷电机时，对于每一个无刷电机，需要6路PWM信号，这样，由于DSP输出端口个数有限，一个DSP只能控制2个无刷电机，要同时控制4个无刷电机，就需增加一个DSP，这样2个DSP之间还需要通讯，导致硬件及软件结构复杂，方案不优。
发明内容
本实用新型目的在于设计数字化舵机控制器，使用1个DSP来控制4个以及更多无刷电机，用于多种采用永磁无刷直流伺服电机的舵机控制。
本实用新型是一种数字化舵机控制器，包括：CPU处理器，对于无刷电机进行控制，实现舵机控制，其中：对于1个无刷电机，CPU处理器输出1路PWM信号，通过逻辑电路进行扩展，得到无刷电机的6路控制信号；逻辑电路表达式如下所述：
其中，A：A相霍尔信号；B：B相霍尔信号；C：C相霍尔信号；来自无刷电机；
ENABLE：使能控制信号；
PWM1、PWM2、PWM3、PWM4、PWM5、PWM6：无刷电机6路控制信号。
如上所述的一种数字化舵机控制器，其中，所述CPU处理器为DSP，逻辑电路由CPLD芯片实现。
如上所述的一种数字化舵机控制器，其中：所述的CPLD采用Altem公司MAX7000。
本实用新型的优点在于：采用DSP+CPLD结构，完成对舵机的直接控制。通常，无刷电机的数字控制是根据霍尔信号状态在软件中查询正、反转的2个换相表来实现无刷电机的正、反转控制，当4个舵机同时控制时，软件相对复杂。本方案中利用CPLD，结合PWM信号扩展实现无刷电机的硬件换相，同时方案中无需考虑电机的正、反转，因此，软件设计只需考虑算法，结构合理，并且可完全实现无刷电机与有刷电机控制的软件兼容。
附图说明
图1是系统总体数字控制电路功能结构框图；
图2是通过CPLD扩展实现的逻辑电路结构图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型进行进一步描述。
以下结合附图说明和具体实施例对本实用新型做进一步的说明；DSP的外设资源有限，一个DSP只能控制2个无刷电机，要同时控制4个无刷电机，就需增加一个DSP,这样2个DSP之间还需要通讯，导致硬件及软件结构复杂，方案不优。针对此种情况，本实用新型设计了DSP+CPLD方案，通过CPLD扩展DSP的外设资源，使得一个DSP能够满足同时控制4个及以上无刷电机的资源要求，优化了系统的方案。
本实用新型控制器采用DSP+CPLD结构，对外通讯采用1553B总线，控制算法采用基于控制对象特性的非线性PID，很好的实现了对大功率电动舵机的数字控制。
如图1所示，系统总体数字控制电路主要由以下几部分组成：
CPU单元：主要完成数据通信以及数据处理、控制规律解算、控制量输出以及控制参数的上传与存储，包括DSP处理器、外围时钟电路以及参数存储电路；
CPLD扩展单元：采用Altera公司MAX7000系列可编程逻辑芯片，主要完成PWM波形扩展、复位控制以及其它模块的控制逻辑处理；
AD采样单元：完成4个舵回路反馈信息采集，设计采用2片AD7656芯片，实现12路模拟电压采集，输入信号范围±5V，数据传输采用并口模式；
1553B总线通信单元：与上位机通信采用1553B数据总线，通信速率4Mbps，电路组成为1个总线控制器、2个隔离变压器和1个时钟电路；
供电单元：实现对电路板各部分供电，提供电源包括数字体系的+5V、+3.3V、+1.8V,模拟体系的+15V、-15V、+5V以及+2.5V。
本方案中采用4M1553B总线方式实现与弹上其它设备的通讯。通过总线，能随时监测控制过程中的关键控制量及反馈量，便于分析和解决问题，同时，总线方式也大大减少了弹上电缆及控制器内部电缆。
如图2所示，用CPLD实现无刷直流电机的硬件换相。
通常，无刷电机的数字控制是根据霍尔信号状态在软件中查询正、反转的2个换相表来实现无刷电机的正、反转控制，4个舵机同时控制时，软件相对复杂。本方案中利用CPLD，结合PWM信号扩展实现无刷电机的硬件换相，同时方案中无需考虑电机的正、反转，因此，使用本实用新型所述的装置时，在控制软件设计时只需考虑电机的控制算法，结构合理，并且可完全实现无刷电机与有刷电机控制的软件兼容。CPLD中的扩展电路由如下逻辑表达式表示：
其中，A：A相霍尔信号；B:B相霍尔信号；C:C相霍尔信号；三相的霍尔信号来自于无刷电机，获取方法为公知技术。ENABLE：使能控制信号；
PWM由DSP产生，通过获取无刷电机的三相霍尔信号与一路的PWM进行逻辑结合，实现六路PWM信号的扩展，只需要DSP输出1路PWM信号，即可以自行实现一个电机的控制，无需在软件中考虑六路PWM信号的波形和时序的配合。因此，DSP的控制能力极大的得到加强。根据上述逻辑可知，对于被控制的无刷电机，PWM信号的占空比为50％时，可以使得电机不转，如果是50％～100％时，则电机正向转动，并且占空比数值越大，转速越快；如果占空比是0％～50％时，电机反向转动，并且，占空比数值越小，转速越快。如此，由于本实用新型所述的CPLD实现的逻辑扩展电路，DSP对于电机的控制极大简化。
本实施例中，电机整体控制策略采用基于被控对象特性的非线性PID控制。当然，由于电机控制部分与系统整体的控制算法没有必然的联系，所以，本控制器可以应用于各种控制策略中。
并且，本实施例中，以DSP作为CPU处理器进行了说明，但是，采用其它类型的器件也可以实现，例如，可以采用ARM控制器，单片机控制器，等等。
上面对本实用新型的实施例作了详细说明，上述实施方式仅为本实用新型的最优实施例，但是本实用新型并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下做出各种变化。
Claims (3)
1.一种数字化舵机控制器，包括：CPU处理器，对于无刷电机进行控制，实现舵机控制，其特征在于：对于1个无刷电机，CPU处理器输出1路PWM信号，通过逻辑电路进行扩展，得到无刷电机的6路控制信号；逻辑电路表达式如下所述：
其中，A：A相霍尔信号；B：B相霍尔信号；C：C相霍尔信号；来自无刷电机；
ENABLE：使能控制信号；
PWM1、PWM2、PWM3、PWM4、PWM5、PWM6：无刷电机6路控制信号。
2.如权利要求1所述的一种数字化舵机控制器，其特征在于，所述CPU处理器为DSP，逻辑电路由CPLD芯片实现。
3.如权利要求2所述的一种数字化舵机控制器，其特征在于：所述的CPLD采用Altem公司MAX7000。
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105223870A (zh) * | 2015-10-12 | 2016-01-06 | 西南石油大学 | 一种基于dsp与cpld的电动舵机控制系统 |
| CN106272400A (zh) * | 2016-08-30 | 2017-01-04 | 青岛大学 | 一种六自由度机械手臂专用舵机驱动装置 |
| CN107748519A (zh) * | 2017-11-02 | 2018-03-02 | 中国航天科技集团公司烽火机械厂 | 一种驱动控制系统及其使用的控制器和控制方法 |
| CN110417310A (zh) * | 2019-07-15 | 2019-11-05 | 西北工业大学 | 无刷直流电机电动与发电两种运行状态的统一控制方法 |
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2014
- 2014-04-28 CN CN201420211344.2U patent/CN204229188U/zh not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105223870A (zh) * | 2015-10-12 | 2016-01-06 | 西南石油大学 | 一种基于dsp与cpld的电动舵机控制系统 |
| CN106272400A (zh) * | 2016-08-30 | 2017-01-04 | 青岛大学 | 一种六自由度机械手臂专用舵机驱动装置 |
| CN107748519A (zh) * | 2017-11-02 | 2018-03-02 | 中国航天科技集团公司烽火机械厂 | 一种驱动控制系统及其使用的控制器和控制方法 |
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