CN102688602A - 基于极坐标系控制的旋转弹舵机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于极坐标系控制的旋转弹舵机，属于飞行器控制领域。其滑道上端面开有滑槽且两端均加工有通孔；驱动圆盘的上端面加工有通槽；安装关系：机架上安装四个竖轴和四个立板，竖轴和立板交叉布置，横梁将相邻竖轴的上端两两连接形成框架结构，相对的横梁之间安装滑道，滑道的两端安装齿条，立板上安装舵轴，舵轴两端安装舵片和小齿轮；机架上还安装驱动圆盘，驱动圆盘通槽的上部水平安装丝杆，锥齿轮a套装在丝杆的一端，螺母穿过滑道的滑槽并卡在滑道上，电机a和b安装在机架的下端面，锥齿轮b套装在电机a的输出轴上，驱动圆盘环形槽内套装直齿轮a，直齿轮b套装在电机b的输出轴上。本发明提高了电机的使用寿命和控制精度。

Description

基于极坐标系控制的旋转弹舵机

技术领域

本发明涉及一种舵机，具体涉及一种基于极坐标系控制的旋转弹舵机，属于飞行器控制领域。

背景技术

目前滚转弹舵机上，常用的控制方式有单通道控制和双通道控制。单通道控制即只用一对舵片，通过导弹弹体的滚转产生的周期平均控制力来控制导弹俯仰和偏航两个方向的运动；双通道控制方式由两组舵片来进行控制，分别产生各自输出轴的力并通过平行四边形法则合成最终得到导弹需要的控制力。单通道控制的舵机由于其控制原理的原因导致响应速度较慢等缺点，近年来使用较少。

控制力的两个参数为力的大小和力的方向，若使用直角坐标控制，电机需要不停的改变转动方向与转速，对电机的性能提出了较高的要求，极大的限制了舵机的性能；基于极坐标系设计的舵机，控制原理与双通道类似，都是有两对舵片组成，但是不同于双通道舵机的直角坐标系分解控制力，此舵机使用极坐标系分解所需的力，并且在继承了双通道控制舵机响应速度快等优点基础上，使得电机不必频繁换向，极大的减小了电机损耗，降低了对电机性能的要求。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于极坐标系控制的旋转弹舵机，能够提高电机的使用寿命和控制精度。

一种基于极坐标系控制的旋转弹舵机，该旋转弹舵机包括机架、竖轴、舵片、小齿轮、齿条、滑道、驱动圆盘、横梁、立板、滚珠丝杆螺母副、锥齿轮a、锥齿轮b、直齿轮a、直齿轮b、电机a和电机b，其中机架为开有安装通孔的圆盘；滑道为矩形板，上端面中部开有滑槽，滑道前侧面的两端均加工有通孔；驱动圆盘上端面沿轴向加工有通槽且通槽经过驱动圆盘的圆心；

整体安装关系：机架上端面竖直安装四个竖轴和四个立板，四个竖轴和四个立板交叉布置，横梁将相邻竖轴的上端两两连接形成框架结构，四个立板位于框架结构的外侧，框架结构内部垂直上下交叉安装两组滑道，每组滑道两端的通孔穿过相对的两根横梁，每组滑道上端面的两端均安装有齿条，每个立板的上部分别垂直安装舵轴，每个舵轴的一端安装有舵片，另一端安装有小齿轮，且小齿轮与滑道两端的齿条啮合；

机架的上端面还安装驱动圆盘，驱动圆盘通槽的上部水平安装滚珠丝杆螺母副的丝杆，锥齿轮a套装在丝杆的一端，螺母的上端穿过两组滑道的滑槽并卡在上组滑道的上端面，电机a和电机b安装在机架的下端面且其输出轴穿过机架的安装通孔，锥齿轮b位于通槽的下部且在驱动圆盘的圆心，锥齿轮b套装在电机a的输出轴上且锥齿轮b和锥齿轮a相互啮合，直齿轮a套装在驱动圆盘圆周面的下端，直齿轮b位于机架的上端面并套装在电机b的输出轴上，且直齿轮a和直齿轮b相互啮合。

所述四个竖轴和四个立板以机架的圆心中心对称。

所述驱动圆盘也安装在机架上端面的中心，且驱动圆盘上的通槽为矩形。

有益效果：（1）本发明采用两组电机分别驱动一组直齿轮和一组锥齿轮，使得螺母带动相互垂直的滑道往复移动，即基于极坐标系，使两组舵片能够产生正弦和余弦的波形，即电机可以不需要高速频繁的变向，就能够使舵片产生的舵偏角发生改变，降低了舵机对电机的高要求，提高了电机的使用寿命，且采用较低性能的电机就能产生较好的控制效果；（2）本发明的竖轴和立板以机架的圆心中心对称，使输出两组控制力大小和舵偏角相等，保证旋转弹平衡；（3）本发明的驱动圆盘也以机架的圆心为安装中心，使得整体结构安装方便且易于控制。

附图说明

图1为本发明旋转弹舵机的结构图。

其中，1-机架、2-竖轴、3-舵片、4-小齿轮、5-齿条、6-滑道、7-驱动圆盘、8-横梁、9-立板、10-螺母

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

如附图1所示，本发明提供了一种基于极坐标系控制的旋转弹舵机，该旋转弹舵机包括机架1、竖轴2、舵片3、小齿轮4、齿条5、滑道6、驱动圆盘7、横梁8、立板9、滚珠丝杆螺母副、锥齿轮a、锥齿轮b、直齿轮a、直齿轮b、电机a和电机b，其中机架1为开有安装通孔的圆盘；滑道6为矩形板，上端面中部开有滑槽，滑道6前侧面的两端均加工有通孔；驱动圆盘7上端面沿轴向加工有矩形通槽且矩形通槽经过驱动圆盘7的圆心。

整体安装关系：机架1上端面垂直安装四个竖轴2和四个立板9，四个竖轴2和四个立板9交叉布置并以机架1的圆心中心对称，横梁8将相邻竖轴2的上端两两连接形成框架结构，四个立板9分别位于框架结构的外侧，框架结构内部垂直上下交叉安装两组滑道6，每组滑道6两端的通孔穿过相对的两根横梁8，两组滑道6上端面的两端均安装有齿条5，每个立板9的上部分别垂直安装舵轴，每个舵轴的一端安装有舵片3，另一端安装有小齿轮4，且小齿轮4与滑道6两端的齿条5啮合；

机架1上端面的中心安装驱动圆盘7，驱动圆盘7矩形通槽的上部水平安装滚珠丝杆螺母副的丝杆，锥齿轮a套装在丝杆的一端，螺母的上端穿过两组滑道6的滑槽并卡在上组滑道6的上端面，电机a和电机b安装在机架1的下端面且其输出轴穿过机架1的安装通孔，锥齿轮b位于矩形通槽的下部且在驱动圆盘7的圆心，锥齿轮b套装在电机a的输出轴上且锥齿轮b和锥齿轮a相互啮合，直齿轮a套装在驱动圆盘7圆周面的下端，直齿轮b位于机架1的上端面并套装在电机b的输出轴上，且直齿轮a和直齿轮b相互啮合。

工作原理：当需要改变控制力的方向时，电机b转动带动直齿轮b和a转动，从而带动驱动圆盘7转动，滚珠丝杆螺母副上的螺母10也随着驱动圆盘7转动，使得与其连接的两组滑道6往复运动，与滑道6上的齿条5啮合的小齿轮4转动，从而带动舵轴即带动舵片3转动，产生舵偏角发生改变；当改变需要控制力的幅值时，电机a转动时带动锥齿轮b和a转动，从而带动滚珠丝杆螺母副的丝杆转动，丝杆的转动转化成与其螺纹配合的螺母10沿驱动圆盘7径向移动，从而改变了螺母10随着驱动圆盘7旋转的半径，改变了两组滑道6往复移动的范围，也就使得舵片3往复转动的角度改变，即幅值发生改变。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种基于极坐标系控制的旋转弹舵机，其特征在于，该旋转弹舵机包括机架（1）、竖轴（2）、舵片（3）、小齿轮（4）、齿条（5）、滑道（6）、驱动圆盘（7）、横梁（8）、立板（9）、滚珠丝杆螺母副、锥齿轮a、锥齿轮b、直齿轮a、直齿轮b、电机a和电机b，其中机架（1）为开有安装通孔的圆盘；滑道（6）为矩形板，上端面中部开有滑槽，滑道（6）前侧面的两端均加工有通孔；驱动圆盘（7）上端面沿轴向加工有通槽且通槽经过驱动圆盘（7）的圆心；

整体安装关系：机架（1）上端面竖直安装四个竖轴（2）和四个立板（9），四个竖轴（2）和四个立板（9）交叉布置，横梁（8）将相邻竖轴（2）的上端两两连接形成框架结构，四个立板（9）位于框架结构的外侧，框架结构内部垂直上下交叉安装两组滑道（6），每组滑道（6）两端的通孔穿过相对的两根横梁（8），每组滑道（6）上端面的两端均安装有齿条（5），每个立板（9）的上部分别垂直安装舵轴，每个舵轴的一端安装有舵片（3），另一端安装有小齿轮（4），且小齿轮（4）与滑道（6）两端的齿条（5）啮合；

机架（1）的上端面还安装驱动圆盘（7），驱动圆盘（7）通槽的上部水平安装滚珠丝杆螺母副的丝杆，锥齿轮a套装在丝杆的一端，螺母的上端穿过两组滑道（6）的滑槽并卡在上组滑道（6）的上端面，电机a和电机b安装在机架（1）的下端面且其输出轴穿过机架（1）的安装通孔，锥齿轮b位于通槽的下部且在驱动圆盘（7）的圆心，锥齿轮b套装在电机a的输出轴上且锥齿轮b和锥齿轮a相互啮合，直齿轮a套装在驱动圆盘（7）圆周面的下端，直齿轮b位于机架（1）的上端面并套装在电机b的输出轴上，且直齿轮a和直齿轮b相互啮合。

2.如权利要求1所述的一种基于极坐标系控制的旋转弹舵机，其特征在于，所述四个竖轴（2）和四个立板（9）以机架（1）的圆心中心对称。

3.如权利要求1或2所述的一种基于极坐标系控制的旋转弹舵机，其特征在于，所述驱动圆盘（7）也安装在机架（1）上端面的中心，且驱动圆盘（7）上的通槽为矩形。

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