摘要：电动舵机作为导弹飞翔的执行机构，其体积分量的削减有利于导弹功用的进步。为了减小体积分量和节省本钱，电动舵机选用三相无刷直流电机+滚珠丝杠直连式结构，选用一个操控器来操控四路舵机。介绍了操控器的硬件结构计划和操控战略，操控器以DSP+CPLD为中心架构，选用方位、速度双闭环PI操控，完结单一操控器一同操控四套电动舵机彼此独立作业。试验成果表明，操控器能够正常作业，舵机带宽可到达25Hz。
舵机体系是导弹操控体系的执行机构，在导弹飞翔过程中舵机操控器接纳弹载核算机的舵偏角信号，操控电机旋转，然后驱动舵面偏转，发生弹体所需求的操控力矩操控弹体飞翔。跟着导弹功用要求不断进步，人们关于电动舵机体系的全体要求向着体积不断减小，承载才能不断增强，操控功用不断进步的方向开展。稀土永磁资料和新式大功率电子器材使电动舵机的小型化成为可能。本文舵机体系选用三相无刷直流电机+滚珠丝杠直连式结构。为了减小舵机的体积和分量，舵机体系选用一个舵机操控器操控四套舵机。操控器以DSP+CPLD为中心架构，DSP作为主控CPU，CPLD用于做接口处理，选用方位环和速度环进行双闭环操控。
1 舵机操控器硬件规划
舵机操控器硬件结构如图1所示。舵机操控器以DSP为中心操控器，用CPLD做逻辑处理，DSP和CPLD之间经过数据线、地址线和操控线相连。外部电路包含电源转化电路，电位计的AD收集电路，串口和CAN总线接口电路，霍尔信号和编码器信号接口电路，阻隔驱动电路，三相桥式功率主电路。
舵机操控器分为功率电路、数字电路、模仿电路3部分。图1中虚框1为数字电路部分，虚框2中为模仿电路部分，虚框3中为功率电路部分。舵机操控器的功率地和弹上热电池的地是共在一同的，经过两个阻隔的DC—DC模块分别将数字地和模仿地与功率地进行阻隔，数字地和模仿地经过磁珠单点衔接在一同。
电源转化电路将弹上热电池的28 V电压转化成舵机操控器上数字电路部分所需的+5 V、+3.3 V和+1.9 V，模仿电路部分所需的±15 V，功率电路部分所需的+5 V和+15 V。
DSP为整个操控体系的中心，完结电位器AD采样的操控，体系维护、操控算法的完结和通讯等使命。TMS320F28335高速核算才能及丰厚的内部集成模块，不只简化了体系外围模块的规划，也降低了对这些模块支撑的应用程序的编写难度，然后使体系的集成度、牢靠性得到进步。因为整个体系多达4个舵机，有 12路霍尔信号和12路编码器脉冲信号，因而外加逻辑器材来完结逻辑裁定和脉冲信号的采样，CPLD型号为Altera公司的EPM1270，CPLD首要完结速度环的采样和PWM操控信号的生成。编码器输出信号为差分信号，经过TI公司的芯片SN65175D转化为单端信号，再经过电平转化芯片 SN74LVC4245与CPLD相连，在CPLD内完结对编码器输出脉冲个数的计数，经过数据线、地址线和操控线与DSP进行通讯，完结体系对电机速度信号的收集。三路霍尔信号与DSP输出的PWM信号以及方向信号在CPLD内进行逻辑组合，得到驱动舵机电机所需的六路驱动信号。
舵机体系选用电位器检测方位信号，与舵机输出轴相连的电位器由电压基准芯片MAX6176供给+10V的压基准，电位器输出抽头部分的电压经由运算放大器 INA128构成的射极跟从器后经过AD转化与DSP相连。DSP自带的12位的AD无法满意体系方位分辨率小于0.001°的要求，所以外扩一个16位的AD转化器，型号为AD公司的AD7606。
主电路与操控电路之间经过磁耦进行阻隔，阻隔芯片型号为ADUM1401，驱动芯片选用IR公司的IR2136，它由单电源供电，作业频率可达十万赫兹以上，具有强壮的欠压和过流维护功用。
舵机操控器的通讯接口包含CAN总线接口和阻隔式RS-422串口。CAN总线接口用于调试运用，驱动芯片挑选TI公司的SN65HVD230。阻隔式 RS-422串口用于与弹上其他设备进行通讯，驱动芯片挑选AD公司的ADM2582。为了能够在线装备体系参数。使用DSP的SPI接口外扩了 EEPROM芯片。
经过以上规划，操控器可完结舵机的自动操控与对外通讯等功用。
2 舵机操控器软件规划
舵机操控器能够完结方位外环和速度内环双闭环操控，舵机的操控体系框图如图2所示。
舵机操控器软件包含DSP部分的程序和CPLD部分的程序。操控主程序在DSP完结，CPLD完结编码器脉冲的计数和PWM操控波的生成。DSP内程序首要完结以下作业：
1)经过RS-422总线接纳并解码弹载核算机宣布的操控指令，并发送舵偏角反应指令给弹载核算机;
2)对方位、速度传感器数据的收集与处理;
3)操控律核算;
4)生成PWM波。
依据、DSP内程序的首要功用，DSP内程序由以下几部分组成：
1)初始化模块;
2)数据收集与处理模块;
3)操控律核算模块;
4)PWM波生成模块;
5)串口通讯模块。
舵机操控器的软件流程图如图3所示。
3 试验成果
依据导弹技术指标要求，电动舵机技术指标如表1所示。
舵机体系选用三相无刷直流电机+滚珠丝杠直连式结构，减速比为143。舵机盯梢20°阶跃信号成果如图4所示，超调量小于5%。舵机盯梢1°25 Hz正弦信号成果如图5所示，盯梢幅值衰减到0.8°，大于0.707°，延迟时间为8 ms，小于12 ms。图4和图5中虚线为方位指令，实线为舵机实践盯梢曲线。
4 定论
试验成果表明，电动舵机体系的功用指标到达技术指标要求，本文所规划的以DSP+FPGA为中心的一控四舵机操控器规划合理，作业牢靠，减小了舵机体系的体积和分量，能够应用于导弹舵机体系傍边。
