无人机直流无刷电动舵回路控制技术研究

鲁南生

东昌电机（深圳）有限公司

前言

当前国内对无人机进行了相应研究，并且在这样的工作过程中，有众多技术人员进行了直流电动舵的研究，并且在这样的工作过程中进行无人直升机的回路控制工作，无人直升机生产企业与当下的众多科研院校进行了相应合作，极大程度上推动了企业单位的技术研究工作，在后续的工作过程中，无人直升机生产企业安排了特定的工作人员，并且进一步开展了相应的发展活动，在后续的工作过程中，技术工作人员可以适合当下的无人直升机发展情况，进一步安排特定的直流电动机用途的相应研究，进一步提高中小型无人飞行器的生产质量。

一、数字式舵直流无刷电动舵回路组成与设计

（一）数字式控制器及功能

数字式控制器除了具有控制律数字计算外,还具有数据采集、数据存储、信号输入输出等功能,实现这些功能的关键在于控制器计算处理系统采用了8位RISC结构的单片机,选用ATMEL公司的AVR系列里的MEGA8L单片机,该单片机具有电擦除可编程只读存储器(EEPROM)、随机访问存储器(RAM)、模拟转换器(ADC)、多路PWM发生器、16／8位定(计)时器、看门狗(WatchDog)、通信串口和其他功能的电路。工作电压为2.7～5.5V,晶振最高8MHz。

（二）电流和电压反馈测量

电机的电流信号是通过在电机上串联一个0.01Ω采样电阻,将其电流信号转换成电压信号,再经过信号放大、滤波后由ADC进行数据采集,实时获得电机的电流信号。位置信号由直线电位计反馈,电阻值为10ｋΩ,有效行程为100mm,测量滑动位置的电压输出便可得到舵机的位置反馈信号。速度反馈信号无需直接测量,通过对位置信号的一次微分实现。

（三）直流数据通信

在无人机直流无刷电动舵回路控制技术的设计过程中，需要安排特定的工作人员进行直流数据通信的相关工作，并且在后续的工作过程中，工作人员需要对无人机直流无刷电动舵的数据通信工作进行相应的方案设计，在这样的工作基础上，技术人员可以在最大程度上实现舵回路的整体设计方案，并且在后续的工作过程中进一步能保证无人机直流无刷电动舵与外界接口的交互可以正常运行,在这样的工作过程中，技术工作人员可以在最大程度上实现无人机直流无刷电动舵回路控制的命令设置，并且进一步完善无人机直流无刷电动舵的回路控制查询功能。在整体的设计过程中，舵回路控制器有着特定的类型，并且可以选择通过RS232串口进行无人机的连接，在这个过程中，工作人员可以直接与飞控计算机进行相应的连接。

二、回路控制工作设计方案

（一）单极性调制模式

在回路控制工作设计方案中，我们可以看到技术人员成功运用了单极性调制模式，并且在最大程度上设计了电机运转时的电枢，在这样的工作过程中，技术人员将整个回路控制工作过程中的电压极性进行了相应设计，在其中呈单一性质(或正、或负)变化。在后续的工作过程中，技术人员将电机进行了相关设计，并且在后续的工作过程中，回路控制工作设计方案中只有一端进行了相应的加载工作，并且在这样的工作过程中，进一步设计了相应的PWM脉宽。在这样的工作过程中，回路控制工作设计方案中的单极性控制，主要应用在相应的交通工具以及工厂作业设备中，比如电车以及起重机等。在后续的调查过程中，我们可以发现单极性回力控制有着相应的优势，在调制方式上有着控制简单的优点，并且子啊后续的工作过程中有着较小的电流脉动，并且有着较高的波形系数，在整个回路控制工作设计方案中有着功耗较低的优势,但是这种方法在回路控制工作设计方案中也存在着相应的缺点，并且在回路控制工作设计方案中低速平稳性能较差,不能保证工作人员在工作过程中有着较高的控制精度。

（二）双极性调制模式

在当下的回路控制工作设计方案中有着相应的双极性调制模式，技术人员在这种情况下有着最常用的工作方式,并且在电机运转的过程中，进行电机电枢的相应控制工作。因此，技术人员在回路控制工作设计方案中将电压进行了相应设计，保证其极性有着相应的发展，保证其有着相应的正负交替现象发生,在技术人员的工作过程中，可以保证电机有着相应的工作状态，并且在后续的工作过程中进行相应的应用，保证回路控制工作设计方案有着较高的科学性以及合理性，在后续的工作过程中，发现整体的设计模式有着特殊的发展，并且在后续的工作过程中，电机一直处于相应的高频振荡环境中。在这样的发展过程中，研究者发现这样的工作有着相应的好处，有助于无人直升机克服静摩擦,并且在低速控制上有着较高的平稳性，在自身的控制精度上也有着很大程度的提高。回路控制工作设计方案中，双极性调剂模式也有着一定程度的不足，比如在驱动电流的工作过程中可以发现电机有着很大的发热量，并且在无人机电机的功率消耗上也较高,在回路控制工作设计方案中保护电路也较为复杂,限制了电机的回路控制工作开关频率。

（三）回路控制调制模式的结合

在以上的分析中，技术人员发现回路控制工作设计方案中单极性与双极性的调控模式在很大程度上是可以进行相应的综合，并且在后续的工作过程中，两者可以进行优势上的互补，并且在后续的工作过程中，两种调制模式有着自杀呢的相应工作特定。在后续的工作过程中，回路控制工作设计方案中进行技术方面负责的工作人员，需要进行反复的研究以及相应的调试。

结语

综上所述，在针对无人直升机直流电动舵研究过程中，并进行了相应的回路控制工作，在最大程度上推动了无人飞行器的质量发展。在技术人员的工作过程中，我们可以看出，舵回路一般采用特定的工作方式，一般为相应的电动式舵回路。在无人飞行器的机载航电系统中,舵回路的功率消耗在整个机载航电设备里占有比较大的比例。降低舵机功率消耗是舵回路设计的一项重要指标。本文中提出新的电机驱动方式,不但没有损失舵机的驱动能力,而且能有效降低舵机功率消耗,增强飞行器的续航能力及改善电磁环境。

参考文献

[1]宋鹏,谌德荣,潘海,杨杰辉.旋转折叠舵面收放机构设计及动力学仿真[J].中北大学学报(自然科学版),2014,35(06):666-670+698.

[2]王伟,吴小涛,夏中亚.双闭环负反馈舵机伺服系统的建模与仿真[J].水雷战与舰船防护,2014,22(04):46-49.

[3]景涛.基于DSP的电动舵机伺服与控制[J].甘肃科技纵横,2013,42(05):12-15.

[4]王银泽,李迅波.无人机电动舵机伺服系统仿真与分析[J].机械研究与应用,2010(05):36-38.