一种双轴旋转机构.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115789441A(43)申请公布日2023.03.14(21)申请号202211380955.5(22)申请日2022.11.05(71)申请人西安迅和电气科技有限公司地址710000陕西省西安市高新区丈八二路31号逸翠尚府8幢4单元40701室(72)发明人白怀东(74)专利代理机构北京深川专利代理事务所(普通合伙)16058专利代理师疏亚雅(51)Int.Cl.F16M11/12(2006.01)G01C21/16(2006.01)权利要求书2页说明书11页附图11页(54)发明名称一种双轴旋转机构(57)摘要一种双轴旋转机构，双轴旋转机构由惯性测量组件、信号处理板、机箱壳体、内框架、外框架、内外环导电滑环、内外环电机、内外环旋转变压器、精密轴承、驱动控制器；结构采用双框架结构形式，均采用力矩电机直驱结构，外环框架电机和旋变定子安装在箱体上，转子套轴安装在外环回转轴上；内环电机和旋变定子部分安装在外环框架上，转子部分套轴安装在内环回转轴上；双轴旋转机构其负载为惯性测量组件，双轴旋转机构实现惯性测量组件的框架坐标系稳定，根据惯性测量组件的闭环控制信号，实现惯性空间稳定功能。CN115789441ACN115789441A权利要求书1/2页1.一种双轴旋转机构，其特征在于，双轴旋转机构由惯性测量组件、信号处理板、机箱壳体、内框架、外框架、内外环导电滑环、内外环电机、内外环旋转变压器、精密轴承、驱动控制器；结构采用双框架结构形式，均采用力矩电机直驱结构，外环框架电机和旋变定子安装在箱体上，转子套轴安装在外环回转轴上；内环电机和旋变定子部分安装在外环框架上，转子部分套轴安装在内环回转轴上；双轴旋转机构其负载为惯性测量组件，双轴旋转机构实现惯性测量组件的框架坐标系稳定，根据惯性测量组件的闭环控制信号，实现惯性空间稳定功能；其中：所述内框架和外框架具有框架坐标系控制功能，采用正交双轴旋转设计、框架可以根据控制指令，执行正、反旋转，旋转过程平稳，无明显爬行、超调、急停、急速启动现象；所述内外环电机具有惯性地理坐标系控制功能，接收导航机的控制指令，完成隔离及旋转等相关伺服控制，在此工作模式下，伺服独立完成电机电流闭环，带宽≮2khz；所述信号处理板具有通讯功能，接收导航机控制指令，完成相关伺服控制；发送旋转机构框架角度信息，工作状态等信息至导航机；驱动控制器和导航机采用串口通讯，周期1ms；机箱壳体具有保护电气的保护功能，旋转机构故障时不影响其他部件正常工作。2.根据权利要求1所述的双轴旋转机构，其特征在于，双轴旋转机构的供电输入：直流18～34V，功耗≤110W，40V瞬态，≤1s；需要二次电源，三地物理隔离，耐压250V50HzAC；双轴旋转机构的运动范围：方位：0°～360°；俯仰：0°～360°；双轴旋转机构的框架结构精度：双轴正交度：40″；工作轴倾角回转误差：15″；双轴旋转机构的最大角速度：角速度：≥400°/s；双轴旋转机构的最大角加速度：角加速：≥100°/s2；双轴旋转机构的上电自检时间：≤3S。3.根据权利要求1所述的双轴旋转机构，其特征在于，系统采用28VDC控制电源供电接口，从电源板接到伺服控制驱动板；串口通讯采用RS422串行接口，2类屏蔽双绞线；RS422串行接口TX1+来自上位机控制板，接到伺服控制板；RX1+来自上位机控制板，接到伺服控制板；TX1‑来自上位机控制板，接到伺服控制板；RX1‑来自上位机控制板，接到伺服控制板；GND来自上位机控制板，接到伺服控制板；双轴旋转机构系统通过RS422接收上位机的控制指令，解析数据，根据命令进行工作模式的选择和运动控制；同时接收电机旋变的反馈信息，按照伺服控制驱动板输出的控制量，驱动电机带动负载运动；内外环旋转变压器用于测量负载前端相对于安装机座的角度位置。4.根据权利要求1所述的双轴旋转机构，其特征在于，双轴旋转机构采用力矩电机直接拖动和内外环旋转变压器的方式，双轴旋转机构的系统方位、俯仰两轴控制采用电流环、速率稳定环和位置环的典型三环系统控制结构；其中，电流环用于提高系统的刚性，减小非线性干扰对系统的影响；速度稳定环用于隔离载体扰动，实现惯导地理坐标系空间稳定控制；位置环用于惯性测量组件的框架控制。5.根据权利要求1所述的双轴旋转机构，其特征在于，驱动控制器具有3U导冷结构；内核芯片：DSPJDSPF28335+CPLDJEPM1270；DSP片内Flash：256kW；DSP片内RAM：36kW；CPLD有1270个宏单元；处理器频率：150MHz；驱动电路，驱动功率200W；控制部分功耗：≤10W；异步串口接口：2通道，满足RS422差分电气特性规范，支持921.6kbps波特率，支持全双