基于1553B總線的航天大功率電動(dòng)舵機(jī)控制器設(shè)計(jì)

圖3IPM功率驅(qū)動(dòng)模塊電路連接圖

轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)電路

轉(zhuǎn)子位置及轉(zhuǎn)速檢測(cè)采用旋轉(zhuǎn)變壓器與解碼芯片組合方案。采用多摩川TS2620N21E11旋轉(zhuǎn)變壓器，入力電壓AC7Vrms10KHz，變壓比0.5±5%，誤差精度最大±10′。解碼芯片選用飛博爾的12位分辨率旋轉(zhuǎn)變壓器——角位速度數(shù)字轉(zhuǎn)換器FB9412PB，該轉(zhuǎn)換器具有10kHz激勵(lì)電源輸出，直接將旋轉(zhuǎn)變壓器輸出的正余弦模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為角度和速度數(shù)字信號(hào)，并以并行口方式輸出，數(shù)據(jù)分辨率為5.3′，精度達(dá)到±7.8′，最大跟蹤速度1000rps。FB9412PB與旋轉(zhuǎn)變壓器的端子連接如表1所示。

電流檢測(cè)電路

采用LEM的HMS20-P霍爾電流傳感器檢測(cè)相電流，測(cè)量范圍±60A，輸出電壓范圍2.5V±(0.625×/20)V，響應(yīng)時(shí)間小于5us。電路原理如圖所示，將LEM的輸出Vout和參考輸出Vref經(jīng)過(guò)集成運(yùn)放OP27以3:4比例縮小后接入DSP的ADCINA0和ADCINB0端，兩者相減可以減小溫度影響以及測(cè)量誤差。

圖4 LEM電流檢測(cè)電路連接圖

偏角檢測(cè)電路

電動(dòng)舵機(jī)通過(guò)傳動(dòng)齒輪箱和滾珠絲缸將無(wú)刷直流電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)，推動(dòng)噴管擺動(dòng)，通過(guò)測(cè)量滾珠絲缸的位移量就可以確定噴管擺動(dòng)角，選用德國(guó)海德漢公司生產(chǎn)的EQN425多圈絕對(duì)值編碼器，轉(zhuǎn)數(shù)為4096，每轉(zhuǎn)位置數(shù)8192（13bits），計(jì)算時(shí)間0.5us，精度為，編碼類型為格雷碼，輸出信號(hào)為同步串行信號(hào)（SSI）。SSI接口轉(zhuǎn)并口模塊選用SSI208P，該模塊自動(dòng)將同步串行接口信號(hào)（SSI）轉(zhuǎn)換成8位并口數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)更新率大于100KHZ。

限位保護(hù)電路

最大限位保護(hù)電路通過(guò)安裝在電機(jī)絲缸正反向最大行程處的限位開關(guān)實(shí)現(xiàn)，選用海立Z15G1微動(dòng)開關(guān)。當(dāng)絲缸運(yùn)動(dòng)到最大行程處時(shí)，對(duì)應(yīng)開關(guān)接通，故障信號(hào)傳遞給DSP芯片中斷口，直接關(guān)斷六路PWM。

3 軟件設(shè)計(jì)

控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)主要包括兩部分內(nèi)容：DSP主控程序設(shè)計(jì)和FPGA邏輯控制程序設(shè)計(jì)。DSP程序采用C語(yǔ)言編寫，通過(guò)CCS3.3編譯。FPGA采用Verilog語(yǔ)言編寫，通過(guò)QuartusⅡ編譯。