專利名稱：一種無人直升機主舵機系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型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，主要應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行操縱。
背景技術：
一般固定翼無人機執(zhí)行機構使用的是模擬控制舵機，其特點為成本低、結構緊湊、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)行機構的要求。 發(fā)明內容本實用新型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字控制，其特點是精度高、功率大、控制方式先進、可靠性較高。本實用新型一種無人直升機主舵機系統(tǒng)是采取以下技術方案實現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，主要應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，控制電機的轉動，安裝底座內部的傳動齒輪將電機轉動轉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I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，通過安裝底座內部的傳動齒輪，將電機轉動轉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、功率驅動模塊L6203以及接口轉換器件MAX3160組成(圖3)。微處理器dsPIC30F6011的串口 TXD引腳、RXD弓丨腳分別與接口轉換器MAX3160的串口 RXD引腳、TXD弓丨腳連接，PWM引腳與DIR引腳分別與邏輯門陣列GAL22V10的邏輯輸入INl引腳與IN2引腳連接，邏輯門陣列GAL22V10的邏輯輸出OUTl引腳與0UT2引腳分別與功率驅動模塊L6203的邏輯輸入EINl引腳與EIN2引腳連接，功率驅動模塊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，質量不超過80g，獨立線性度為±0. 5%，壽命不小于500萬周次。電機的空載轉速為8500± 10%rpm，額定轉速為7700± 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動部分分離，電機控制頻率18KHZ，控制方式為改進型PID，空載功耗小于5W，額定功耗為120W，控制通道數達到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定值進行誤差計算，此誤差經過改進型PID計算后得到用于電機調速的PWM信號占空比值和用于電機換向的DIR值，PWM信號與DIR信號經過邏輯門陣列轉換為差分PWM信號，該差分PWM信號經功率驅動模塊進行功率轉換后，可以驅動電機進行調速和換向運動，實現舵機的位置控制?！N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)具有結構緊湊、體積小、重量輕、使用壽命長，以及控制精度高、輸出功率大、控制通道數多、控制方式先進、可靠性較高、功能易于擴展等優(yōu)點。

以下將結合附圖對本實用新型作進一步說明圖I是本實用新型的舵機結構示意圖。圖2是本實用新型的舵機控制器原理圖。圖3是本實用新型的舵機控制程序流程圖。
具體實施方式
參照附圖I 3，一種無人直升機主舵機系統(tǒng)由3只主舵機和I臺舵機控制器組成，其中主舵機由運動絲桿I、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I安裝在舵機殼體2中，通過安裝底座4內部的傳動齒輪，將電機3轉動轉化為運動絲桿I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I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I有效行程為85mm，質量不超過80g，獨立線性度為±0. 5%，壽命不小于500萬周次。所述電機3的空載轉速為8500± 10%rpm，額定轉速為7700± 10%rpm，空載電流小于2OOmA,額定力矩200g*cm。所述舵機控制器的控制和驅動部分分離，電機控制頻率18KHZ，控制方式為改進型PID，空載功耗小于5W，額定功耗為120W，控制通道數達到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實現原理圖?？刂齐娐返膬韧怆娐凡糠窒嗷ジ綦x，采用全H橋的驅動模塊。舵機控制器由微處理器dsPIC30F6011、邏輯門陣列GAL22V10、功率驅動模塊L6203以及接口轉換器件MAX3160組成。微處理器dsPIC30F6011的串口 TXD引腳、RXD引腳分別與接口轉換器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INl引腳與IN2引腳連接，邏輯門陣列GAL22V10的邏輯輸出OUTl引腳與0UT2引腳分別與功率驅動模塊L6203的邏輯輸入EINl引腳與EIN2引腳連接，功率驅動模塊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定值進行誤差計算，此誤差經過改進型PID計算后得到用于電機調速的PWM信號占空比值和用于電機換向的DIR值，PWM信號與DIR信號經過邏輯門陣列轉換為差分PWM信號，該差分PWM信號經功率驅動模塊進行功率轉換后，可以驅動電機進行調速和換 向運動，實現舵機的位置控制。
權利要求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I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，通過安裝底座內部的傳動齒輪，將電機轉動轉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、功率驅動模塊L6203以及接口轉換器件MAX3160組成；微處理器dsPIC30F6011的串口 TXD引腳、RXD引腳分別與接口轉換器MAX3160的串口 RXD引腳、TXD弓丨腳連接，PWM引腳與DIR引腳分別與邏輯門陣列GAL22V10的邏輯輸入INl引腳與IN2引腳連接，邏輯門陣列GAL22V10的邏輯輸出OUTl引腳與0UT2引腳分別與功率驅動模塊L6203的邏輯輸入EINl引腳與EIN2引腳連接，功率驅動模塊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.根據權利要求I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，質量不超過80g，獨立線性度為±0. 5%，壽命不小于500萬周次。
3.根據權利要求I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速為8500±10%rpm，額定轉速為7700± 10%rpm，空載電流小于200mA，額定力矩200g*cm。
4.根據權利要求I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動部分分離，電機控制頻率18KHZ，控制方式為改進型PID，空載功耗小于5W，額定功耗為120W，控制通道數達到5路。
專利摘要本實用新型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，主要應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，通過安裝底座內部的傳動齒輪，將電機轉動轉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、功率驅動模塊L6203以及接口轉換器件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、可靠性較高的特點。
文檔編號G05B19/042GK202433776SQ20112051986
公開日2012年9月12日 申請日期2011年12月14日 優(yōu)先權日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