CN209980103U - 一种用于fod的通用型直驱伺服转台系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及数控转台技术领域，具体为一种用于FOD的通用型直驱伺服转台系统，包括电源、控制器、驱动器、无刷直驱电机、转台、位置传感器、速度传感器、角度传感器与电流传感器；控制器连接驱动器，用于向驱动器传输控制信号；驱动器连接无刷直驱电机，接收控制信号,控制无刷直驱电机，电流传感器的输入端与无刷直驱电机的输出端电连接，用于采集无刷直驱电机的电流信号并反馈到控制器；无刷直驱电机输出端连接有转台，转台上设置有位置传感器、速度传感器与角度传感器；位置传感器、速度传感器、角度传感器与控制器连接，向控制器反馈转台的位置信息、速度信息与角度信息；本装置具有噪声小、可靠性高、免维护、检测精度高等特点。

Description

一种用于FOD的通用型直驱伺服转台系统

技术领域

本实用新型涉及数控转台技术领域，具体为一种用于FOD的通用型直驱伺服转台系统。

背景技术

在FOD是Foreign Object Debris的缩写，泛指可能损伤航空器或系统的某种外来的物质、碎屑或物体，常称为跑道异物。FOD的种类很多，如飞机的各种遗撒物、机械工具、石头、木块、塑料制品等。据保守估计，每年全球因FOD造成的损失至少30～40亿美元，同时还会造成航班延误、中断起飞、关闭跑道等间接损失，且损失至少为直接损失的4倍。

FOD的危害相当严重，一小块塑料布吸入发动机可能引起空停，一个小螺钉、金属片或者尖锐石子可能会扎伤轮胎甚至引起爆胎，而爆胎产生的碎片又可能损坏飞机本体或重要部件，如发动机、液压管、油箱等，造成巨大经济损失，后果不堪设想。与国外先进水平相比，目前我国机场对FOD的检测仍主要依靠人工定时巡视、人眼近距离搜寻，这种落后的方法效率低，可靠性差，而且大大占用了宝贵的跑道时间，使航班次数被迫减少。近年来，随着我国通用航空业的快速发展，对FOD自动监测系统的需求日趋迫切，公司顺应时代发展，在总结国内外FOD伺服转台的不足的基础上，研制了一种用于FOD的通用型直驱伺服转台系统。

实用新型内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种用于FOD的通用型直驱伺服转台系统，采用电机与转台腔体整体集成的方式，降低了体积和重量，采用无刷直驱电机方式，去除了中间传动环节，减少了机械噪声，提高了可靠性，无刷直驱方式去除了电刷方式，真正实现了免维护，采用高精度的角度反馈，控制精度大大提高，从而提高FOD的检测精度。

(二)技术方案

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案.一种用于FOD的通用型直驱伺服转台系统，包括电源、控制器、驱动器、无刷直驱电机、转台、位置传感器、速度传感器、角度传感器与电流传感器；

所述控制器连接驱动器，用于向驱动器传输控制信号；

所述驱动器连接无刷直驱电机，接收控制信号,控制无刷直驱电机转动；

所述电流传感器的输入端与无刷直驱电机的输出端电连接，用于采集无刷直驱电机的电流信号并反馈到控制器；从而所述控制器向所述驱动器传输控制信号，所述控制器控制所述无刷直驱电机转动，所述电流传感器采集所述无刷直驱电机的电流信号反馈到控制器形成第一闭环系统；

所述无刷直驱电机输出端连接有转台，所述转台上设置有位置传感器、速度传感器与角度传感器，所述位置传感器、所述速度传感器、角度传感器与所述控制器连接，向控制器反馈转台的位置信息、速度信息与角度信息；从而所述控制器向所述驱动器传输控制信号，所述控制器驱动无刷直驱电机，所述无刷直驱电机带动转台转动，所述位置传感器、所述速度传感器与所述角度传感器向所述控制器反馈转台的位置信息、速度信息与角度信息形成第二闭环系统。

通过采用上述技术方案，控制器连接驱动器，驱动器连接无刷直驱电机，无刷直驱电机驱动转台转动；控制器向所述驱动器传输控制信号，所述控制器控制所述无刷直驱电机转动，所述电流传感器采集所述无刷直驱电机的电流信号反馈到控制器形成第一闭环系统；所述无刷直驱电机带动转台转动，所述位置传感器、所述速度传感器与所述角度传感器向所述控制器反馈转台的位置信息、速度信息与角度信息形成第二闭环系统。

优选的，所述控制器连接有接口电路，所述控制器通过接口电路与上位机双向通信连接。

通过采用上述技术方案，控制器通过接口电路与外部的上位机进行通信，接受上位机指令并上报转台的当前状态信息，包括角度、速度、电流及相关的故障信息。

优选的，所述电源通过保护电路与所述控制器连接。

优选的，所述无刷直驱电机与所述转台采用腔体整体集成。

通过采用上述技术方案，采用无刷直驱电机与转台腔体整体集成的方式，降低了体积和重量。

优选的，所述驱动器内设置有电流环，所述驱动器内采用PI控制算法。

通过采用上述技术方案，提高了系统的反应速度和精确度。

优选的，所述控制器内采用非线性仿人智能控制算法，

通过采用上述技术方案，在位置误差较大时，采用最大加速度和最大速度控制算法，以实现快速过渡到小误差区间，当位置误差较小时，通过选择性积分实现快速收敛，从而实现快速精准和位置控制。

优选的，所述控制器内采用速度选择性积分PID调节算法，

通过采用上述技术方案，通过选择性积分加速控制算法的收敛速度从而实现快速精准的跟随控制。

本实用新型具备以下有益效果：

1、由于采用电机与转台腔体整体集成的方式，降低了体积和重量；

2、采用无刷直驱电机方式，去除了中间传动环节，减少了机械噪声，提高了可靠性；

3、无刷直驱方式去除了电刷方式，真正实现了免维护方式；

4、采用高精度的角度反馈，控制精度大大提高，从而提高FOD的检测精度；

5、提高了系统的使用寿命。

附图说明

图1为直驱伺服转台原理框图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1，一种用于FOD的通用型直驱伺服转台系统，其特征在于：包括电源、控制器、驱动器、无刷直驱电机、转台、位置传感器、速度传感器、角度传感器与电流传感器；所述控制器连接驱动器，用于向驱动器传输控制信号；所述驱动器连接无刷直驱电机，接收控制信号,控制无刷直驱电机转动；所述电流传感器的输入端与无刷直驱电机的输出端电连接，用于采集无刷直驱电机的电流信号并反馈到控制器；从而所述控制器向所述驱动器传输控制信号，所述控制器控制所述无刷直驱电机转动，所述电流传感器采集所述无刷直驱电机的电流信号反馈到控制器形成第一闭环系统；所述无刷直驱电机输出端连接有转台，所述转台上设置有位置传感器、速度传感器与角度传感器，其中角度传感器、速度传感器和转台的转轴同轴安装；所述位置传感器、所述速度传感器与所述控制器连接，向控制器反馈转台的位置信息和速度信息；从而所述控制器向所述驱动器传输控制信号，所述控制器驱动无刷直驱电机，所述无刷直驱电机带动转台转动，所述位置传感器、所述速度传感器与所述角度传感器向所述控制器反馈转台的位置信息、速度信息与角度信息形成第二闭环系统。

控制器连接驱动器，驱动器连接无刷直驱电机，无刷直驱电机驱动转台转动，无刷直驱电机采用多极对数低转速设计，在保证性能的前提下降低功耗，提高力矩特性，控制器向所述驱动器传输控制信号，所述控制器控制所述无刷直驱电机转动，所述电流传感器采集所述无刷直驱电机的电流信号反馈到控制器形成第一闭环系统；所述无刷直驱电机带动转台转动，所述位置传感器、所述速度传感器与所述角度传感器向所述控制器反馈转台的位置信息、速度信息与角度信息形成第二闭环系统。

需要说明的是，所述控制器连接有接口电路，所述控制器通过接口电路与上位机双向通信连接，控制器通过接口电路与外部的上位机进行通信，接受上位机指令并上报转台的当前状态信息，包括角度、速度、电流及相关的故障信息。

可以理解的是，所述电源通过保护电路与所述控制器连接。

需要说明的是，所述无刷直驱电机与所述转台采用腔体整体集成，降低了体积和重量。

值得说明的是，所述驱动器内设置有电流环，所述驱动器内采用PI控制算法，提高了系统的反应速度和精确度。

需要说明的是，所述转台上设置有负载，该负载可以是天线。

需要说明的是，所述控制器内采用非线性仿人智能控制算法，具有自适应负载特性。由于控制器内采用非线性仿人智能控制算法，当负载装配上以后，转台能够根据采集到的无刷直驱电机的电流、转台的位置参数、转台的速度参数等信息，自动计算系统的机电时间常数和电气时间常数，从而自动为负载匹配最佳的参数；

进一步的，本装置还具有免维护特性，由于去掉了传统的减速机传动装置和电刷等易耗部件，大大提高了系统的可靠性而且使得系统可以在使用寿命期间实现免维护功能；

直驱伺服转台由于拥有非常高的位置分辨率和速度分辨率，这使得FOD可以获得更高的测量分辨率，从而可以提高整个系统的精度和性能。

本实用新型的工作原理为：工作人员通过接口电路连接控制器与上位机，控制器连接驱动器，驱动器连接无刷直驱电机，无刷直驱电机驱动转台转动，无刷直驱电机的电流信号通过电流传感器又反馈回到控制器进行电流闭环；无刷直驱电机采用高极对数低转速设计，在保证性能的前提下降低功耗，提高力矩特性，设置在转台上的位置传感器、速度传感器、角度传感器与控制器连接，控制器获得转台的位置信息、速度信息与角度信息，控制器通过接口电路与外部的上位机进行通信，接收上位机指令并上报转台的当前状态信息，包括角度、速度、电流及相关的故障信息。

需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种用于FOD的通用型直驱伺服转台系统，其特征在于：包括电源、控制器、驱动器、无刷直驱电机、转台、位置传感器、速度传感器、角度传感器与电流传感器；

所述控制器连接驱动器，用于向驱动器传输控制信号；

所述驱动器连接无刷直驱电机，接收控制信号,控制无刷直驱电机转动；

所述电流传感器的输入端与无刷直驱电机的输出端电连接，用于采集无刷直驱电机的电流信号并反馈到控制器；从而所述控制器向所述驱动器传输控制信号，所述控制器控制所述无刷直驱电机转动，所述电流传感器采集所述无刷直驱电机的电流信号反馈到控制器形成第一闭环系统；

所述无刷直驱电机输出端连接有转台，所述转台上设置有位置传感器、速度传感器与角度传感器；

所述位置传感器、所述速度传感器、角度传感器与所述控制器连接，向控制器反馈转台的位置信息、速度信息与角度信息；从而所述控制器向所述驱动器传输控制信号，所述控制器驱动无刷直驱电机，所述无刷直驱电机带动转台转动，所述位置传感器、所述速度传感器与所述角度传感器向所述控制器反馈转台的位置信息、速度信息与角度信息形成第二闭环系统。

2.根据权利要求1所述的一种用于FOD的通用型直驱伺服转台系统，其特征在于：所述控制器连接有接口电路，所述控制器通过接口电路与上位机双向通信连接。

3.根据权利要求1所述的一种用于FOD的通用型直驱伺服转台系统，其特征在于：所述电源通过保护电路与所述控制器连接。

4.根据权利要求1所述的一种用于FOD的通用型直驱伺服转台系统，其特征在于：所述无刷直驱电机与所述转台采用腔体整体集成。

5.根据权利要求1所述的一种用于FOD的通用型直驱伺服转台系统，其特征在于：所述驱动器内设置有电流环。

6.根据权利要求1所述的一种用于FOD的通用型直驱伺服转台系统，其特征在于：所述驱动器内采用PI控制算法。

7.根据权利要求1所述的一种用于FOD的通用型直驱伺服转台系统，其特征在于：所述转台上设置有负载。

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