術(shù)方案。如圖3中所示，主伺服控制驅(qū)動(dòng)器20與從伺服控制驅(qū)動(dòng)器30通過(guò)雙冗余CAN總線完成數(shù)字通信，CAN總線A與CAN總線B相互獨(dú)立，實(shí)現(xiàn)物理雙冗余設(shè)計(jì)。主伺服控制驅(qū)動(dòng)器20與從伺服控制驅(qū)動(dòng)器30硬件電路設(shè)計(jì)上的區(qū)別僅是主伺服控制驅(qū)動(dòng)器具備1553B總線通信功能，且實(shí)現(xiàn)方式上為主、從伺服控制驅(qū)動(dòng)器使用設(shè)計(jì)完全相同的電路印制板，而對(duì)于從伺服控制驅(qū)動(dòng)器1553B相關(guān)硬件器件則不安裝。采用這一設(shè)計(jì)方式，可以實(shí)現(xiàn)主、從伺服控制驅(qū)動(dòng)器的硬件電路板設(shè)計(jì)完全一致，產(chǎn)品的設(shè)計(jì)一致性好、工藝控制好、電路板可替換性好、成本控制好。在實(shí)現(xiàn)不同功能的同時(shí)盡最大可能保證了產(chǎn)品的一致性，降低了成本。
[0029]結(jié)合圖4和圖5所示，本實(shí)用新型還提供了一種飛行器，飛行器還包括前述的推力矢量控制的機(jī)電伺服系統(tǒng)，機(jī)電伺服系統(tǒng)的機(jī)電作動(dòng)器10驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)噴管60擺動(dòng)。相比現(xiàn)有技術(shù)，能夠有效地減小機(jī)電伺服系統(tǒng)的安裝空間要求，可以最大程度上在軸向安裝尺寸嚴(yán)重受限的情況下滿足設(shè)計(jì)使用的要求。
[0030]進(jìn)一步地，結(jié)合圖4和圖5所示，以固體運(yùn)載火箭為例來(lái)說(shuō)明本實(shí)用新型的飛行器。圖4為發(fā)動(dòng)機(jī)噴管60附近機(jī)電伺服系統(tǒng)的整體布局圖。兩臺(tái)機(jī)電作動(dòng)器10呈90°放置。機(jī)電作動(dòng)器10實(shí)現(xiàn)推力矢量控制的原理如圖5所示，機(jī)電作動(dòng)器可以完成伸縮運(yùn)動(dòng)，從而搖擺發(fā)動(dòng)機(jī)噴管，兩臺(tái)機(jī)電作動(dòng)器配合運(yùn)動(dòng)，可以完成發(fā)動(dòng)機(jī)噴管全軸360°的擺動(dòng)。伺服動(dòng)力電源40放置在兩臺(tái)機(jī)電作動(dòng)器之間，而主伺服控制驅(qū)動(dòng)器20、從伺服控制驅(qū)動(dòng)器30分別放置在機(jī)電作動(dòng)器10對(duì)面。電源的激活控制器50放置在機(jī)電作動(dòng)器10與從伺服控制驅(qū)動(dòng)器30之間，各個(gè)單機(jī)設(shè)備之間通過(guò)電纜網(wǎng)按照如圖1所示的連接關(guān)系完成電氣連接。
[0031]更具體地，結(jié)合圖2和5所示，機(jī)電作動(dòng)器的上支耳4固定在固體運(yùn)載火箭發(fā)動(dòng)機(jī)噴管的噴管安裝架70上，下支耳5與發(fā)動(dòng)機(jī)噴管60連接。滾柱絲杠傳動(dòng)機(jī)構(gòu)2可以實(shí)現(xiàn)伸縮運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)噴管60繞擺心O擺動(dòng)，實(shí)現(xiàn)推力矢量控制。在本實(shí)用新型中，伺服電機(jī)I與滾珠絲杠傳動(dòng)機(jī)構(gòu)2實(shí)現(xiàn)平行式布局，中間使用齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)完成平行式傳動(dòng)。伺服電機(jī)I旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)齒輪旋轉(zhuǎn)，齒輪傳動(dòng)帶動(dòng)滾柱絲杠旋轉(zhuǎn)，滾珠絲杠最終將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變換為直線運(yùn)動(dòng)對(duì)外輸出功率。采用平行式機(jī)電作動(dòng)器的最大優(yōu)勢(shì)是可以有效利用結(jié)構(gòu)布局中的徑向尺寸，減少對(duì)機(jī)電作動(dòng)器軸向尺寸的要求，即縮短機(jī)電作動(dòng)器的長(zhǎng)度，滿足軸向布局非常受限制的應(yīng)用情況。
[0032]結(jié)合圖1至5來(lái)說(shuō)明本實(shí)用新型的推力矢量控制的機(jī)電伺服系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)推力矢量控制的整體工作方法:
[0033]當(dāng)飛行器中央控制系統(tǒng)向機(jī)電伺服系統(tǒng)提供控制用電后，飛行器中央控制系統(tǒng)發(fā)送信號(hào)給激活控制器50，激活控制器50經(jīng)過(guò)變換后將信號(hào)發(fā)送給伺服動(dòng)力電源40進(jìn)而激活伺服動(dòng)力電源40，之所以使用激活控制器50是因?yàn)榧せ羁刂破?0中做了信號(hào)隔離處理，可以有效確保伺服動(dòng)力電源40的激活可靠性與使用安全性。同時(shí)，飛行器中央控制系統(tǒng)利用1553B數(shù)字總線與主伺服控制驅(qū)動(dòng)器20建立通信關(guān)系，發(fā)送兩臺(tái)機(jī)電作動(dòng)器10的控制指令信號(hào)到主伺服控制驅(qū)動(dòng)器20，主伺服控制驅(qū)動(dòng)器20經(jīng)過(guò)協(xié)議解算，將從伺服控制驅(qū)動(dòng)器30所需的控制指令通過(guò)雙冗余CAN總線發(fā)送至從伺服控制驅(qū)動(dòng)器30。主、從伺服控制驅(qū)動(dòng)器各自運(yùn)行閉環(huán)控制算法驅(qū)動(dòng)兩臺(tái)機(jī)電作動(dòng)器10，完成推力矢量控制。同時(shí)，從伺服控制驅(qū)動(dòng)器30將全部反饋數(shù)據(jù)通過(guò)雙冗余CAN總線傳送給主伺服控制驅(qū)動(dòng)器20，主伺服控制驅(qū)動(dòng)器20將從伺服控制驅(qū)動(dòng)器30的反饋數(shù)據(jù)連同自身反饋數(shù)據(jù)通過(guò)1553B數(shù)字總線傳送給飛行器中央控制系統(tǒng)。
[0034]在本實(shí)用新型中，主伺服控制驅(qū)動(dòng)器、從伺服控制驅(qū)動(dòng)器、機(jī)電作動(dòng)器、伺服動(dòng)力電源、電源激活控制器等產(chǎn)品，現(xiàn)有實(shí)用新型均有涉及或者有現(xiàn)成產(chǎn)品，可以做為本實(shí)用新型的部件或一部分。從以上的描述中，可以看出，本實(shí)用新型上述的實(shí)施例實(shí)現(xiàn)了如下技術(shù)效果:
[0035]1、可以最大程度上實(shí)現(xiàn)機(jī)電作動(dòng)器在軸向尺寸嚴(yán)重受限的情況下滿足設(shè)計(jì)使用的要求；
[0036]2、可以最大程度上實(shí)現(xiàn)在對(duì)單個(gè)控制單機(jī)體積包絡(luò)尺寸有嚴(yán)格要求的情況下，實(shí)現(xiàn)伺服控制驅(qū)動(dòng)器的設(shè)計(jì)，同時(shí)減少控制設(shè)備單機(jī)數(shù)量；
[0037]3、通過(guò)設(shè)置激活控制器，可以解決伺服動(dòng)力電源的使用安全性問(wèn)題；
[0038]4、產(chǎn)品可互換性好，兩臺(tái)機(jī)電作動(dòng)器設(shè)計(jì)完全相同，可以互換。主、從伺服控制驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部硬件電路設(shè)計(jì)差別非常小，絕大部分產(chǎn)品可以相互替換；
[0039]5、具有極高的功率密度，滿足固體運(yùn)載火箭的使用要求。
[0040]以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本實(shí)用新型，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本實(shí)用新型可以有各種更改和變化。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種推力矢量控制的機(jī)電伺服系統(tǒng)，其特征在于，包括兩臺(tái)機(jī)電作動(dòng)器(10)、一臺(tái)主伺服控制驅(qū)動(dòng)器(20)、一臺(tái)從伺服控制驅(qū)動(dòng)器(30)以及提供電源的一臺(tái)伺服動(dòng)力電源(40)，其中，所述主伺服控制驅(qū)動(dòng)器(20)和所述從伺服控制驅(qū)動(dòng)器(30)分別驅(qū)動(dòng)控制一臺(tái)所述機(jī)電作動(dòng)器(10)，所述機(jī)電作動(dòng)器(10)為平行式機(jī)電作動(dòng)器，所述平行式機(jī)電作動(dòng)器包括伺服電機(jī)(I)和滾珠絲杠傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(2)以及驅(qū)動(dòng)連接所述伺服電機(jī)(I)和所述滾珠絲杠傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(2)的齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(3)，所述滾珠絲杠傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(2)和所述伺服電機(jī)(I)平行布置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的推力矢量控制的機(jī)電伺服系統(tǒng)，其特征在于， 所述主伺服控制驅(qū)動(dòng)器(20)和所述從伺服控制驅(qū)動(dòng)器(30)包括相互連接并通信的CAN總線連接器； 所述主伺服控制驅(qū)動(dòng)器(20)還包括1553B總線連接器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的推力矢量控制的機(jī)電伺服系統(tǒng)，其特征在于， 所述主伺服控制驅(qū)動(dòng)器(20)和所述從伺服控制驅(qū)動(dòng)器(30)的CAN總線連接器通過(guò)雙冗余CAN總線連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的推力矢量控制的機(jī)電伺服系統(tǒng)，其特征在于， 所述機(jī)電作動(dòng)器(10)包括動(dòng)力電輸入連接器、電機(jī)轉(zhuǎn)子位置反饋電連接器和線位移反饋連接器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的推力矢量控制的機(jī)電伺服系統(tǒng)，其特征在于， 所述主伺服控制驅(qū)動(dòng)器(20)和所述從伺服控制驅(qū)動(dòng)器(30)均還包括三相交流動(dòng)力電源連接器、直流電源輸入連接器和作動(dòng)器反饋連接器；其中， 所述三相交流動(dòng)力電源連接器與所述機(jī)電作動(dòng)器(10)的動(dòng)力電輸入連接器連接； 所述直流電源輸入連接器與所述伺服動(dòng)力電源(40)連接； 所述作動(dòng)器反饋連接器與所述機(jī)電作動(dòng)器(10)的電機(jī)轉(zhuǎn)子位置反饋電連接器和線位移反饋連接器連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的推力矢量控制的機(jī)電伺服系統(tǒng)，其特征在于， 所述機(jī)電伺服系統(tǒng)還包括一臺(tái)激活控制器(50)，所述激活控制器包括接收飛行器中央控制系統(tǒng)發(fā)送的激活指令的接收電連接器，和向所述伺服動(dòng)力電源發(fā)送激活信號(hào)的發(fā)送電連接器。
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型提供了一種推力矢量控制的機(jī)電伺服系統(tǒng)。根據(jù)本實(shí)用新型的推力矢量控制的機(jī)電伺服系統(tǒng)，包括兩臺(tái)機(jī)電作動(dòng)器、一臺(tái)主伺服控制驅(qū)動(dòng)器、一臺(tái)從伺服控制驅(qū)動(dòng)器以及提供電源的一臺(tái)伺服動(dòng)力電源，其中，主伺服控制驅(qū)動(dòng)器和從伺服控制驅(qū)動(dòng)器分別驅(qū)動(dòng)控制一臺(tái)機(jī)電作動(dòng)器，機(jī)電作動(dòng)器為平行式機(jī)電作動(dòng)器，平行式機(jī)電作動(dòng)器包括伺服電機(jī)和滾珠絲杠傳動(dòng)機(jī)構(gòu)以及驅(qū)動(dòng)連接伺服電機(jī)和滾珠絲杠傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，滾珠絲杠傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和伺服電機(jī)平行布置。本實(shí)用新型通過(guò)采用平行式機(jī)電作動(dòng)器，即使?jié)L珠絲杠傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和伺服電機(jī)平行布置，從而有效地減小的整個(gè)機(jī)電伺服系統(tǒng)軸向占用空間，可以最大程度上在軸向安裝尺寸嚴(yán)重受限的情況下滿足設(shè)計(jì)使用的要求。
【IPC分類(lèi)】G05B19-414
【公開(kāi)號(hào)】CN204536862
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520115215
【發(fā)明人】黃玉平, 李建明, 朱廣生, 史晨虹, 鄭再平, 徐強(qiáng)
【申請(qǐng)人】北京精密機(jī)電控制設(shè)備研究所, 中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院
【公開(kāi)日】2015年8月5日
【申請(qǐng)日】2015年2月17日