專利名稱：一種無人直升機主舵機系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一種無人直升機主舵機系統(tǒng)涉及的是一種無人直升機的執(zhí)行機構(gòu)，主要應(yīng)用無人直升機的主旋翼的變距操縱，通過飛行控制伺服元件對旋翼進(jìn)行操縱。
背景技術(shù)：
一般固定翼無人機執(zhí)行機構(gòu)使用的是模擬控制舵機，其特點為成本低、結(jié)構(gòu)緊湊、 控制為簡單的電壓控制，同時其缺點也是非常明顯精度低、功率小、控制方式落后、可靠性較差等。因此，這種模擬式舵機不能滿足無人直升機操縱系統(tǒng)對執(zhí)行機構(gòu)的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對上述不足之處提供一種無人直升機主舵機系統(tǒng)，是一種無人直升機的主旋翼操縱舵機，這種舵機的控制方式為純數(shù)字控制，其特點是精度高、功率大、控制方式先進(jìn)、可靠性較高。本發(fā)明一種無人直升機主舵機系統(tǒng)是采取以下技術(shù)方案實現(xiàn)
無人直升機主舵機系統(tǒng)涉及一種無人直升機的執(zhí)行機構(gòu)，主要應(yīng)用無人直升機的主旋翼的變距操縱，通過飛行控制伺服元件操縱旋翼的俯仰、橫滾、偏航和總矩。主舵機由運動絲桿、舵機殼體、電機、安裝底座組成(圖1)，舵機控制器接收無人直升機飛控器的串口指令，控制電機的轉(zhuǎn)動，安裝底座內(nèi)部的傳動齒輪將電機轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)化為運動絲桿的軸向運動。一種無人直升機主舵機系統(tǒng)由3只主舵機和1臺舵機控制器組成，其中主舵機由運動絲桿、舵機殼體、電機、安裝底座組成，舵機殼體和電機安裝在安裝底座上，運動絲桿安裝在舵機殼體中，通過安裝底座內(nèi)部的傳動齒輪，將電機轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)化為運動絲桿的軸向運動。舵機控制器由微處理器dsPIC30F6011、邏輯門陣列GAL22V10、功率驅(qū)動模塊 L6203以及接口轉(zhuǎn)換器件MAX3160組成(圖3)。微處理器dsPIC30F6011的串口 T)(D引腳、 RXD引腳分別與接口轉(zhuǎn)換器MAX3160的串口 RXD引腳、TXD弓丨腳連接，PWM引腳與WR引腳分別與邏輯門陣列GAL22V10的邏輯輸入mi引腳與IN2引腳連接，邏輯門陣列GAL22V10的邏輯輸出OUTl引腳與0UT2引腳分別與功率驅(qū)動模塊L6203的邏輯輸入Eim引腳與EIN2 引腳連接，功率驅(qū)動模塊L6203的功率輸出POUTl引腳與P0UT2引腳分別與電機的2個輸入端子連接。無人直升機主舵機底座兩個耳片安裝于上箱體，為不動部分；運動絲桿上端安裝在無人直升機的自動傾斜器上，絲桿運動帶動自動傾斜器運動。所述運動絲桿有效行程為 85mm，質(zhì)量不超過80g，獨立線性度為士0. 5%，壽命不小于500萬周次。電機的空載轉(zhuǎn)速為 8500 士 10%rpm，額定轉(zhuǎn)速為7700 士 10%rpm，空載電流小于200mA，額定力矩200g*cm。舵機控制器的控制和驅(qū)動部分分離，電機控制頻率18KHZ，控制方式為改進(jìn)型PID，空載功耗小于 5W，額定功耗為120W，控制通道數(shù)達(dá)到5路。工作原理舵機控制器通過A/D模塊采樣運動絲桿的位置反饋電壓，與串口接收的直升機飛控計算機位置設(shè)定值進(jìn)行誤差計算，此誤差經(jīng)過改進(jìn)型PID計算后得到用于電機調(diào)速的PWM信號占空比值和用于電機換向的WR值，PWM信號與WR信號經(jīng)過邏輯門陣列轉(zhuǎn)換為差分PWM信號，該差分PWM信號經(jīng)功率驅(qū)動模塊進(jìn)行功率轉(zhuǎn)換后，可以驅(qū)動電機進(jìn)行調(diào)速和換向運動，實現(xiàn)舵機的位置控制。一種無人直升機主舵機系統(tǒng)優(yōu)點
一種無人直升機主舵機系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、使用壽命長，以及控制精度高、輸出功率大、控制通道數(shù)多、控制方式先進(jìn)、可靠性較高、功能易于擴(kuò)展等優(yōu)點。


以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明 圖1是本發(fā)明的舵機結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明的舵機控制器原理圖。圖3是本發(fā)明的舵機控制程序流程圖。
具體實施例方式參照附圖1 3，一種無人直升機主舵機系統(tǒng)由3只主舵機和1臺舵機控制器組成，其中主舵機由運動絲桿1、舵機殼體2、電機3、安裝底座4組成，舵機殼體2和電機3安裝在安裝底座4上，運動絲桿1安裝在舵機殼體2中，通過安裝底座4內(nèi)部的傳動齒輪，將電機3轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)化為運動絲桿1的軸向運動。無人直升機主舵機的安裝底座4兩個耳片安裝于上箱體，為不動部分；運動絲桿1 上端安裝在無人直升機的自動傾斜器上，絲桿運動帶動自動傾斜器運動。所述運動絲桿1有效行程為85mm，質(zhì)量不超過80g，獨立線性度為士 0. 5%，壽命不小于500萬周次。所述電機3的空載轉(zhuǎn)速為8500 士 10%rpm，額定轉(zhuǎn)速為7700 士 10%rpm，空載電流小于200mA，額定力矩200g*cm。所述舵機控制器的控制和驅(qū)動部分分離，電機控制頻率18KHZ，控制方式為改進(jìn)型 PID,空載功耗小于5W，額定功耗為120W，控制通道數(shù)達(dá)到5路。參照附圖2 3，為舵機控制系統(tǒng)控制回路、控制原理和軟件程序?qū)崿F(xiàn)原理圖。控制電路的內(nèi)外電路部分相互隔離，采用全H橋的驅(qū)動模塊。舵機控制器由微處理器dsPIC30F6011、邏輯門陣列GAL22V10、功率驅(qū)動模塊 L6203以及接口轉(zhuǎn)換器件MAX3160組成。微處理器dsPIC30F6011的串口 T)(D引腳、RXD引腳分別與接口轉(zhuǎn)換器MAX3160的串口 RXD引腳、TXD引腳連接，PWM引腳與DIR引腳分別與邏輯門陣列GAL22V10的邏輯輸入mi引腳與IN2引腳連接，邏輯門陣列GAL22V10的邏輯輸出OUTl引腳與0UT2引腳分別與功率驅(qū)動模塊L6203的邏輯輸入Eim引腳與EIN2引腳連接，功率驅(qū)動模塊L6203的功率輸出POUTl引腳與P0UT2引腳分別與電機的2個輸入端子連接。工作原理舵機控制器通過A/D模塊采樣運動絲桿的位置反饋電壓，與串口接收的直升機飛控計算機位置設(shè)定值進(jìn)行誤差計算，此誤差經(jīng)過改進(jìn)型PID計算后得到用于電機調(diào)速的PWM信號占空比值和用于電機換向的WR值，PWM信號與WR信號經(jīng)過邏輯門陣列轉(zhuǎn)換為差分PWM信號，該差分PWM信號經(jīng)功率驅(qū)動模塊進(jìn)行功率轉(zhuǎn)換后，可以驅(qū)動電機進(jìn)行調(diào)速和換向運動，實現(xiàn)舵機的位置控制。
權(quán)利要求
1.一種無人直升機主舵機系統(tǒng)，其特征在于由3只主舵機和1臺舵機控制器組成，其中主舵機由運動絲桿、舵機殼體、電機、安裝底座組成，舵機殼體和電機安裝在安裝底座上， 運動絲桿安裝在舵機殼體中，通過安裝底座內(nèi)部的傳動齒輪，將電機轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)化為運動絲桿的軸向運動；舵機控制器由微處理器dsPIC30F6011、邏輯門陣列GAL22V10、功率驅(qū)動模塊L6203以及接口轉(zhuǎn)換器件MAX3160組成；微處理器dsPIC30F6011的串口 T)(D引腳、RXD引腳分別與接口轉(zhuǎn)換器MAX3160的串口 RXD引腳、TXD引腳連接，PffM引腳與DIR引腳分別與邏輯門陣列GAL22V10的邏輯輸入mi引腳與IN2引腳連接，邏輯門陣列GAL22V10的邏輯輸出OUTl 引腳與0UT2引腳分別與功率驅(qū)動模塊L6203的邏輯輸入Eim引腳與EIN2引腳連接，功率驅(qū)動模塊L6203的功率輸出POUTl引腳與P0UT2引腳分別與電機的2個輸入端子連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無人直升機主舵機系統(tǒng)，其特征在于所述運動絲桿有效行程為85mm，質(zhì)量不超過80g，獨立線性度為士0. 5%，壽命不小于500萬周次。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無人直升機主舵機系統(tǒng)，其特征在于所述電機的空載轉(zhuǎn)速為 8500士 10%rpm，額定轉(zhuǎn)速為7700士 10%rpm，空載電流小于200mA，額定力矩200g*cm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無人直升機主舵機系統(tǒng)，其特征在于所述舵機控制器的控制和驅(qū)動部分分離，電機控制頻率18KHZ，控制方式為改進(jìn)型PID，空載功耗小于5W，額定功耗為120W，控制通道數(shù)達(dá)到5路。
全文摘要
本發(fā)明一種無人直升機主舵機系統(tǒng)涉及的是一種無人直升機的執(zhí)行機構(gòu)，主要應(yīng)用無人直升機的主旋翼的變距操縱，通過飛行控制伺服元件對旋翼進(jìn)行操縱。由3只主舵機和1臺舵機控制器組成，其中主舵機由運動絲桿、舵機殼體、電機、安裝底座組成，舵機殼體和電機安裝在安裝底座上，運動絲桿安裝在舵機殼體中，通過安裝底座內(nèi)部的傳動齒輪，將電機轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)化為運動絲桿的軸向運動；舵機控制器由微處理器dsPIC30F6011、邏輯門陣列GAL22V10、功率驅(qū)動模塊L6203以及接口轉(zhuǎn)換器件MAX3160組成。這種無人直升機主舵機具有系統(tǒng)精度高、功率大、控制方式先進(jìn)、可靠性較高的特點。
文檔編號G05B19/042GK102495636SQ20111041520
公開日2012年6月13日 申請日期2011年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月14日
發(fā)明者周福亮, 姜年朝, 宋軍, 尚其龍, 張志清, 張遜, 戴勇 申請人:中國人民解放軍總參謀部第六十研究所