專利名稱：一種舵機舵面角位置傳感器冗余裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種角位置傳感器冗余裝置，尤其是一種用于余度舵機系統(tǒng)的舵面角位置傳感器冗余裝置。
背景技術：
在余度舵機系統(tǒng)中，舵面角位置傳感器主要用來實時采集舵面的位置，并通過調理電路進行處理，之后經(jīng)過濾波電路送入CPU得到位置綜合輸出，所以舵面角位置傳感器是系統(tǒng)中非常重要的一部分，它為系統(tǒng)提供了位置反饋信號，讓系統(tǒng)更加有效、穩(wěn)定的運行。角位置傳感器的可靠性則直接影響位置信號的采集，從而影響舵系統(tǒng)的安全運行。目前，在舵機系統(tǒng)中，主要采用的是單余度角位置傳感器，若其出現(xiàn)故障，則會引起系統(tǒng)位置反饋出錯，整個系統(tǒng)錯誤運行甚至導致系統(tǒng)崩潰，所以主要致力于對其電力電子器件性能和可靠性的提高。西北工業(yè)大學的張海濤發(fā)表的論文《高精度雙余度舵機伺服 系統(tǒng)研究》就是利用的這種技術，由于材料、制造工藝原因，已經(jīng)很難大幅度提高這些電子器件的性能和可靠性，且會大幅增加成本。
發(fā)明內容本發(fā)明描述并提供了一種舵面角位置傳感器冗余裝置，它能夠在角位置傳感器正常工作時，利用雙余度的優(yōu)勢，提高角位置傳感器的精度，而在一個余度出現(xiàn)故障時，能立即檢測出故障，并將故障余度角位置傳感器隔離，切換到單余度工作模式，利用未故障余度角位置傳感器繼續(xù)對舵面角位置進行采集與處理，有效的提高了舵機系統(tǒng)舵面角位置傳感器的可靠性。本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是包括CPU、濾波電路、調理電路和雙余度角位置傳感器。其中，雙余度角位置傳感器采集舵機舵面的角位置，輸出兩路舵面角位置采樣值，分別經(jīng)過一個調理電路，調理成CPU的AD模塊能夠識別的電壓值，再分別經(jīng)過一個濾波電路濾波，輸入CPU進行處理。當一個余度發(fā)生故障時，切除該余度信號，并用另一余度的舵面角位置采樣值作為最終的位置閉環(huán)反饋數(shù)據(jù)，系統(tǒng)仍然可以完成指定功能。所述的雙余度角度位置傳感器為兩個電氣獨立的電位計，同軸安裝，且分別連接一個調理電路。本發(fā)明工作時包括以下步驟第一步采集舵機的兩路舵面角位置采樣值，分別進行調理和濾波。第二步判斷兩路舵面角位置采樣值是否都超出設定閾值，若是，則判定裝置故障并報錯，位置閉環(huán)反饋數(shù)據(jù)(即位置值綜合輸出)等于0，；若不是，進入第三步。第三步判斷兩路舵面角位置采樣值的差值是否超出設定閾值，若不是，位置閉環(huán)反饋數(shù)據(jù)等于兩路舵面角位置采樣值之和除以二；若是，進入第四步。第四步判斷舵面位置給定值與兩路舵面角位置采樣值的差值大小，位置閉環(huán)反饋數(shù)據(jù)等于較小差值對應的那一路舵面角位置采樣值。[0012]第二步所述的設定閾值為-30° +30°，第三步所述的設定閾值為-3° +3°。本發(fā)明應用于舵機舵面角位置監(jiān)測與反饋，與傳統(tǒng)位置傳感器監(jiān)測與反饋方法相比具有以下優(yōu)點I)采用雙余度傳感器，在兩個余度傳感器正常工作時，減小了傳感器的誤差，提高了傳感器的精度。2)當一個余度傳感器故障時，系統(tǒng)能夠繼續(xù)正常工作，提高了系統(tǒng)的可靠性。3)當一個余度傳感器故障時，提供相應的故障點信息，為裝置維護提供了方便。

圖I為舵機舵面角位置傳感器傳感器冗余裝置結構圖。
·[0018]圖中，I一位置傳感器冗余控制模塊CPU，2—余度I濾波電路，3—余度2濾波電路，4一余度I調理電路，5—余度2調理電路，6—雙余度位置傳感器。圖2為雙余度位置傳感器結構圖。圖中，7—余度I位置傳感器，8—余度2位置傳感器。圖3為舵機舵面角位置傳感器冗余裝置控制方法。
具體實施方式
本發(fā)明包括CPU、余度I濾波電路、余度I調理電路、余度2濾波電路、余度2調理電路、雙余度角位置傳感器。其中，雙余度角位置傳感器采集舵機舵面的角位置，輸出兩路舵面角位置值，分別經(jīng)過余度I調理電路和余度2調理電路，調理成CPU的AD端口能夠識別的電壓值，再經(jīng)余度I濾波電路和余度2濾波電路濾波，輸入CPU進行處理。舵面角度位置傳感器為兩個電氣獨立的電位計同軸安裝，且分別接于控制系統(tǒng)的余度I及余度2調理電路。舵面角位置傳感器故障一般表現(xiàn)為線路接觸不良，此時采樣得到的反饋值會明顯地偏離位置偏轉角對應電壓信號的正常范圍。經(jīng)實際調試，將舵機舵面位置偏轉角在-30° +30°正常變化時的電壓輸出信號放大調理成可供CPU中AD模塊采樣的O. 417 2. 083V電壓；若發(fā)生線路短路故障，則采樣值會恒表現(xiàn)為O或3V (對應極限偏轉位置)，因此可以判定該余度電位計發(fā)生故障，應該及時切除，并用另一余度的位置采樣值作為最終的位置閉環(huán)反饋數(shù)據(jù)，系統(tǒng)仍然可以完成指定功能?？刂品椒ㄈ缦碌谝徊綄τ喽菼和余度2位置反饋值進行采集。進入第二步。第二步判斷余度I位置反饋值和余度2位置反饋值是否都超出設定閾值，若是，則位置值綜合輸出=0，裝置故障并報錯；若不是，進入第三步。第三步判斷余度I位置反饋值和余度2位置反饋值的差值的絕對值是否超出設定閾值，若不是，位置綜合輸出=(余度I位置反饋值+余度2位置反饋值)/2 ;若是，進入第四步。第四步判斷位置給定與余度2位置反饋值的差值的絕對值是否大于位置給定與余度I位置反饋值的差值的絕對值，若是，位置綜合輸出=余度I位置反饋值；若不是，位置綜合輸出=余度2位置反饋值。本發(fā)明在原有的角位置傳感器結構和控制方法上做了改進，選擇了高精度、高性能的雙余度位置傳感器，并且對控制策略與方法進行了改進。此冗余裝置為熱備份模式，即在正常情況下，兩余度同時工作，在某一余度發(fā)生故障時，立即對故障余度進行隔離，智能切換到未故障余度的位置傳感器進行位置信號的采集與處理，進入單余度工作模式。所以這項發(fā)明提高了舵面角位置傳感器部分的可靠性，而且還能進行故障診斷與隔離，進而切換至正常余度工作，保證了整個系統(tǒng)的正常運行。
以下結合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。如圖I所示，本發(fā)明包括位置傳感器冗余控制模塊CPUl，余度I濾波電路2，余度2濾波電路3，余度I調理電路4，余度2調理電路5，雙余度位置傳感器6。其中，雙余度位置傳感器6采集舵機舵面角位置，輸出兩路舵面角位置值，分別經(jīng)過余度I調理電路2和余度2調理電路3 (如利用AD620放大)，調理成CPU的AD端口能夠識別的電壓值，分別經(jīng)余度I濾波電路4和余度2濾波電路5濾波(如二階有源濾波)，輸入位置傳感器冗余控制模塊 CPUl。雙余度位置傳感器如圖2所示，它由余度I位置傳感器7和余度2位置傳感器8構成，彼此互為余度，且電氣隔離。當一個位置傳感器出現(xiàn)故障，另一個位置傳感器仍可正 常工作。如圖3所示，是舵機舵面角位置傳感器冗余裝置控制方法。第一步對余度I和余度2位置反饋值進行采集。進入第二步。第二步判斷余度I位置反饋值和余度2位置反饋值是否都超出設定閾值(本樣機中為-30° ^30° )，若是，則位置值綜合輸出=0，裝置故障并報錯；若不是，進入第三步。第三步判斷余度I位置反饋值和余度2位置反饋值的差值的絕對值是否超出設定閾值(本樣機中為-3° 3° )，若不是，位置綜合輸出=(余度I位置反饋值+余度2位置反饋值)/2 ;若是，進入第四步。第四步判斷位置給定與余度2位置反饋值的差值的絕對值是否大于位置給定與余度I位置反饋值的差值的絕對值，若是，位置綜合輸出=余度I位置反饋值；若不是，位置綜合輸出=余度2位置反饋值。
權利要求1.一種舵機舵面角位置傳感器冗余裝置，包括CPU、濾波電路、調理電路和雙余度角位置傳感器，其特征在于雙余度角位置傳感器采集舵機舵面的角位置，輸出兩路舵面角位置采樣值，分別經(jīng)過一個調理電路，調理成CPU的AD模塊能夠識別的電壓值，再分別經(jīng)過一個濾波電路濾波，輸入CPU進行處理。
2.根據(jù)權利要求I所述的舵機舵面角位置傳感器冗余裝置，其特征在于所述的雙余度角度位置傳感器為兩個電氣獨立的電位計，同軸安裝。
專利摘要本實用新型公開了一種舵機舵面角位置傳感器冗余裝置，雙余度角位置傳感器采集舵機舵面的角位置，輸出兩路舵面角位置采樣值，分別經(jīng)過一個調理電路，調理成CPU的AD模塊能夠識別的電壓值，再分別經(jīng)過一個濾波電路濾波，輸入CPU進行處理，當一個余度發(fā)生故障時，切除該余度信號，并用另一余度的舵面角位置采樣值作為最終的位置閉環(huán)反饋數(shù)據(jù)。本實用新型減小了傳感器的誤差，提高了傳感器的精度；提高了系統(tǒng)的可靠性；為裝置維護提供了方便。
文檔編號G01C1/00GK202692976SQ20122025384
公開日2013年1月23日 申請日期2012年5月31日 優(yōu)先權日2012年5月31日
發(fā)明者林輝, 馬冬麒, 戴志勇, 吳春, 齊蓉 申請人:西北工業(yè)大學