光传伺服舵机

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1、光传伺服舵机的实现技术研究光传伺服舵机的实现技术研究*ResearchonservobyLight金益辉杨一栋王新华(南京航空航天大学自动化学院，南京210016)摘要:针对某小型无人直升机研制了一种光传伺服舵机。该光传伺服舵机主要由舵机控制器、伺服电机、减速齿轮、反馈传感器组成，采用主流的PWM脉宽调制控制技术。性能测试结果显示该系统具有实时性好、抗干扰能力强等优点，验证了光传伺服舵机在工程应用上的可行性和可靠性。关键词:舵机光传操纵光电转换单片机PWMAbstract:Servo场lightison

2、eofthecriticaltechnologiesoffly一by一light(FBL)flightcontrol斗stem.Thisarticledesi护saservobylightforaunmannedhelicopter.Thissystemcomprisesservocontroller，DCmotor，reducinggearsandpositionsensor.Theresultofpefformancetestshowsthatthissystemhasexcellentreal一t

3、imeperformanceandcapabilityofanti一interference，andconfirmsthefeasibilityandreliabilityofservobylightforengineeringapplication.Keywords:fly一by一lightphotoelectrictransducerMCUPWM0引言后，经控制算法解算后向相应的功率驱动芯片发出一光纤具有抗电磁干扰能力强、传输信息量大、频带定宽度的PWM脉宽调制信号，从而驱动光传伺服舵机宽以及质量轻

4、等优点，因此在飞行器上由光纤代替铜机械轴转动。该系统要求实现对控制信号的快速线性导线进行信息传输实现光传操纵系统(FBL)，是新一跟踪，同时具有良好的动态特性和抗电磁干扰能力。代战机飞控系统发展的必然趋势。西方国家尤其是美1光传伺服舵机结构配置国对光传操纵系统的研究已有近30年的历史，取得了光传伺服舵机跟传统的舵机一样，是一种位置伺一系列关键技术，已处于领先地位，其中光传伺服舵机服控制系统。它由伺服电机、减速齿轮、反馈传感器和的研究备受关注。控制器组成，系统结构配置见图1;由控制信号与位置实现纯光传操纵

5、系统的难点之一就在于光作动器传感器的反馈信号比较，控制器根据位置误差产生的研制〔’」。虽然国外已研制出了小功率的光化学反应PWM调整脉冲，并驱动舵机正向或反向偏转，实现舵舵机，即利用光的明、灭使化学物质分解或合成，产生压机的精确定位。力差来驱动机械机构，但此类舵机目前还不足以投人应舵机控制器的输出信号为PWM信号，本文设计的用。鉴于现有的技术条件，本文采用了在原有电传操纵PwM周期为20ms，脉宽范围为1一Zms，中心位置脉宽的基础上加人光电转换，从而实现光传操纵的设计为1.sms，PWM信号的占空比决

6、定舵机偏转角叫，见思想。图2。本文针对某小型无人直升机研制了一种光传伺服2光传伺服舵机的硬件结构舵机。整个光传舵机控制系统以P89c51RD2单片机光传伺服舵机主要由舵机控制器、伺服电机、减速为主控单元，完成数据通讯、控制实现、状态监测等任齿轮、反馈传感器组成，其中控制器的硬件配置见图3。务。舵机控制器接收到上位飞控计算机的控制指令伺服电机采用RF一020TH直流电机，空载时转速*基金项目:国防基础科研资助项目(K1603060318)、“十五”国防预研资助项目(A0404一031)。作者简介:金益辉男

7、，1982年生，江苏如东人，硕士研究生。主要从事飞行器光传操纵技术的研究。杨一栋男，1936年生，浙江绍兴人，教授，博士生导师。主要从事飞行器控制与制导技术研究。王新华男，1977年生，山东宁津人，博士研究生。主要从事飞行器控制与制导技术研究。26机电一体化Mechatronics20()6年第6期人或由独立的比较器触发。系统上电时，MAX708给单片机一个复位信号;正常工作时若PFI的电压低于阀值，PFO产生电压跌落报警中断;此外，还可以手动复位。图1光传伺服舵机控制系统结构图PWM脉宽(周期Zoms

8、)输出轴位置1.oms丁喇气..一髻一图4电源监控模块1石ms2.4光电转换模块j一‘’熬二一磐一此模块实现光脉冲到电信号的转换，主要由光检ZJ)ms测、前置放大器、主放大器和逻辑判决电路组成，见图心，淘J~~一当___骨一5。PIN光电二极管在反向偏置下将光脉冲信号转换成微弱电流脉冲信号，通过藕合电容祸合到高信噪比前图ZPW几4脉宽与转角对应图置放大器QI。QI的输出信号经主放大器进一步放大到竹L逻辑电平。此时输出信号虽然经过放大除噪处1