第二讲：舵机原理
舵机的原理与单片机控制(二)2024
舵机的原理与单片机控制（二）引言概述：
舵机是一种常见的机电设备，广泛应用于机器人、遥控模型等领域。本文将进一步介绍舵机的原理及其与单片机的控制方法。
正文内容：
一、舵机的原理
1. 舵机的结构组成：电机、减速器、控制电路和位置反馈装置。
2. 舵机的工作原理：利用电机的转动驱动控制电路，通过调整控制电路的输出脉冲宽度来实现舵机的转动。
3. 舵机的位置反馈装置：通过位置传感器实时检测舵机的转动角度，并将反馈信号传递给控制电路进行修正。
二、单片机控制舵机的基本原理
1. 单片机的控制方式：通过控制IO口产生控制信号，即PWM 信号，来控制舵机的转动。
2. PWM信号的特点：通过调整PWM信号的高低电平持续时间来实现对舵机的控制，通常控制信号的占空比与舵机的转动角度成正比。
3. 单片机编程：使用单片机的编程语言，通过设定PWM信号的占空比来控制舵机的转动角度。
4. 控制舵机的程序设计：通过设置PWM信号的周期和占空比，利用适当的算法控制舵机的速度和位置。
三、舵机的常见问题及解决方法
1. 舵机抖动问题：可通过增加控制信号的稳定性和校准舵机的中值来解决。
2. 舵机发热问题：可通过降低PWM信号的频率和增加散热系统来解决。
3. 舵机运转不稳定问题：可通过调整PWM信号的占空比和校正舵机的位置反馈装置来解决。
四、舵机控制的优化方法
1. 控制算法优化：利用PID控制算法来提高舵机的精确度和稳定性。
2. 舵机模型参数的优化：通过调整舵机的工作电压和扭矩参数，提高其性能和适应性。
3. 舵机控制系统的设计优化：考虑电源、信号线路、控制器等因素，提高舵机控制的整体效果。
舵机的工作原理
舵机的工作原理
引言概述：舵机是一种常用的电机控制装置，广泛应用于模型飞机、船舶、机器人等领域。它能够精确控制机械装置的角度，具有快速响应、高精度等特点。本文将介绍舵机的工作原理，帮助读者更加深入了解这一装置。
一、舵机的组成结构
1.1 电机部分：舵机的核心部件是一种直流电机，通过电流控制电机的转动。
1.2 减速机构：舵机内部通常配有减速机构，将电机的高速转动转换为舵机输出轴的低速高扭矩输出。
1.3 位置反馈装置：舵机通常配有位置反馈装置，用于检测舵机输出轴的角度，并将角度信息反馈给控制系统。
二、舵机的工作原理
2.1 控制信号输入：舵机通过接收控制信号来确定输出轴的位置，通常使用PWM信号控制。
2.2 内部控制电路：舵机内部有一套控制电路，根据接收到的控制信号来控制电机的转动。
2.3 位置控制：根据接收到的控制信号和位置反馈信息，舵机内部控制电路会调整电机的转动，使输出轴旋转到指定的位置。
三、舵机的工作原理
3.1 反馈控制：舵机通过位置反馈装置检测输出轴的角度，并将角度信息反馈给控制系统，实现闭环控制。
3.2 调速控制：舵机内部的控制电路可以根据控制信号的变化来调整电机的转速，实现精确的位置控制。
3.3 超载保护：舵机内部通常配有超载保护装置，当电机承受过大负载时，会自动停止工作，避免损坏。
四、舵机的应用领域
4.1 模型飞机：舵机常用于模型飞机的控制装置，如控制舵面、襟翼等。
4.2 船舶：舵机也广泛应用于船舶的舵机系统，用于控制船舶的航向。
4.3 机器人：舵机在机器人领域中也有着重要的应用，用于控制机器人的关节运动。
简述舵机的结构及工作原理
简述舵机的结构及工作原理
一、结构
舵机主要由电机、减速器、位置反馈装置、控制电路和输出装置组成。
1. 电机：舵机内置有一种直流无刷电机，可提供高扭矩和精准的速度
控制。
2. 减速器：减速器是将电机提供的高速转动转换成低速高扭矩输出的
装置。
3. 位置反馈装置：位置反馈装置主要是用来检测舵机输出轴的位置，
并将信号反馈给控制电路。
4. 控制电路：控制电路是舵机的核心部件，它接收位置反馈信号，并
控制电机和减速器的运转，以实现舵机的精准定位和转动。
5. 输出装置：输出装置是连接在舵机输出轴上的杆件，其功能是将舵
机的输出扭矩传递给需要控制的机械部件。
二、工作原理
舵机通过接受来自遥控器或其他控制信号，控制舵机电机的轴向转动，从而转动输出装置，实现对机械部件的精准控制。
具体来说，舵机接收到控制信号后，控制电路会通过位置反馈装置来
检测输出轴的位置，并将电机控制器输出的电流的方向和大小进行调整，控制电机的转速和方向，从而实现舵机的转动和定位。
当舵机输出轴达到预设位置后，控制电路会停止控制电机转动，舵机也就完成了定位。在实际的应用中，舵机通常被用来控制各种机械部件、机器臂或机器人等，实现精准的运动和位置控制。
总的来说，舵机通过精准的电机控制和位置反馈装置的配合工作，实现了对机械部件的精确控制，大大提高了机械装置的性能和精度。
舵机工作原理
舵机工作原理
舵机是一种常用于控制机械装置运动的设备，被广泛应用于无人机、机器人、车辆航模等领域。它通过接收来自控制器的信号，控制舵机的位置和角度，从而实现对机械装置的精确控制。本文将详细介绍舵机的工作原理和操作方式。
一、舵机的组成
舵机由电机、减速器、控制电路和反馈机构组成。
1. 电机：舵机通常采用DC有刷电机作为驱动源。直流电机的特点是转速高、响应快。
2. 减速器：舵机中的减速器主要用来减小电机输出轴的转速，增加扭矩输出。常见的舵机减速器有齿轮减速器、行星减速器等。
3. 控制电路：舵机的控制电路是用来控制电机的转动方向和角度的关键部分。控制电路通常采用H桥驱动电路来控制电机的正反转。
4. 反馈机构：舵机中的反馈机构用来实时检测舵机的位置和角度信息，并将其反馈给控制电路。通常采用位置传感器（如光电编码器）或角度传感器（如霍尔效应传感器）来实现。
二、舵机的工作原理
舵机通过控制电路接收外部信号，并通过电机和减速器转动输出轴来改变机械装置的位置或角度。舵机工作原理的核心是控制电路中的位置控制回路和PID控制算法。
1. 位置控制回路：
位置控制回路是舵机工作的基础。它的主要任务是接收外部信号，将其转化为控制信号，并控制电机转动到相应的位置。位置控制回路主要由控制芯片和位置传感器组成。控制芯片负责解析控制信号，并将其转化为电机驱动信号。位置传感器则实时监测舵机输出轴的位置，并将其反馈给反馈机构。控制芯片根据反馈信号和目标位置信号的比较结果，调整电机的转动方向和速度，使得输出轴转动到目标位置。
2. PID控制算法：
舵机控制机械手控制原理
舵机控制机械手控制原理
舵机控制机械手控制原理
第一章：引言
机械手是一种用于工业和其他领域的重要装置，可以自动执行复杂的任务。舵机是机械手的核心组件之一，用于控制机械手的运动。本章将介绍本论文的目的和结构。
第二章：舵机基本原理和类型
本章将详细介绍舵机的基本原理和分类。首先，舵机由一个电机、减速齿轮、位置反馈传感器和控制电路组成。其工作原理是使用电机和减速齿轮驱动机械手的关节，而位置反馈传感器可以测量关节的位置。根据不同的应用需求，舵机可以分为转动和角度舵机。
第三章：机械手控制系统原理
本章将介绍机械手控制系统的原理。首先，机械手控制系统由硬件和软件两部分组成。硬件主要包括舵机、微控制器、传感器和执行机构，而软件主要包括控制算法和运动规划。控制算法将接收来自传感器的数据，并计算出舵机的输出信号，以控制机械手的位置和姿态。
第四章：舵机控制机械手的具体实现
本章将介绍舵机控制机械手的具体实现方法。首先，需要根据机械手的结构和运动要求设计舵机的数量和位置。然后，通过调试舵机的控制算法和运动规划算法，以实现机械手的精确控制。最后，通过实验验证舵机控制机械手的性能和稳定性。
结论
本论文介绍了舵机控制机械手的原理和实现方法。舵机作为机械手的核心组件之一，可以实现机械手的高精度控制。通过合理设计和调试舵机的控制算法和运动规划算法，可以实现机械手各关节的协调运动和精确定位。舵机控制机械手的方法在工业和其他领域具有广阔的应用前景。第一章：引言
机械手是一种多关节、多自由度的装置，广泛应用于工业制造、医疗手术、物流等领域。舵机作为机械手控制的核心部件，起着至关重要的作用。本论文旨在探讨舵机控制机械手的原理，并介绍其具体实现方法，以期为实际应用提供参考。
舵机结构原理(二)
舵机结构原理(二)
舵机结构
什么是舵机？
舵机是一种能够在给定角度范围内旋转的电机，其具有精确的控制能力。舵机主要由电机、减速机、控制电路和位置反馈装置组成。如何工作？
当舵机接收到来自控制器的脉冲信号时，它会将电机的轴扭转到指定的位置，并固定在那里。舵机的位置反馈装置能够感知电机的实际位置并将信息发送回控制器，从而实现精密的角度调整。
舵机的结构
舵机主要由以下几个部分组成：
电机
舵机大多采用直流电机或步进电机，用于驱动减速机。
减速机
舵机的减速机通常包括齿轮组和转动角度限制装置，用于降低电机速度并实现角度限制。减速机的性能将直接影响舵机的精度和稳定性。
控制电路
舵机的控制电路主要有驱动芯片、脉冲宽度调制模块和位置反馈
电路。其中，驱动芯片和脉冲宽度调制模块用于接收和处理脉冲信号，位置反馈电路则用于实现位置反馈功能。
位置反馈装置
位置反馈装置通常采用霍尔效应传感器或光电编码器等技术，用
于感知电机的实际位置并将信息发送回控制器。
各种舵机
根据使用场景和性能需求的不同，市场上衍生出了许多类型的舵机，如：
•标准型舵机：具有清晰的角度控制和位置反馈功能，通常用于模型、机器人等应用中。
•提高型舵机：具有更高的性能和更快的响应速度，通常用于自主飞行器、车辆等应用中。
•超精密舵机：具有更高的转动精度和更强的扭矩能力，通常用于高精度机械臂、测量仪器等应用中。
使用注意事项
•不要将舵机超负载，以免损坏正常工作状态。
•在安装和使用时，要根据舵机的技术规格和说明书来进行操作。
•长时间操作舵机可能会产生高温，应考虑散热问题。
•长期不使用的舵机应注意保养，定期运行维护。
《舵机原理讲稿》课件
舵机在机器人领域 的应用
舵机在机器人关节中的使用
舵机是机器人关节的重要组成部分 舵机可以控制机器人关节的旋转角度和速度 舵机可以提供精确的位置控制和力反馈 舵机在机器人关节中的应用可以提高机器人的灵活性和稳定性
舵机在机器人移动机构中的应用
舵机可以控制机器人的方向 和速度
舵机可以适应不同的地形和 障碍物
舵机在机器人其他方面的应用
机械臂：舵机在机械臂中的应用，可以实现精确控制和灵活操作 机器人行走：舵机在机器人行走中的应用，可以实现机器人的自主行走和避障 机器人抓取：舵机在机器人抓取中的应用，可以实现机器人的精确抓取和放置 机器人导航：舵机在机器人导航中的应用，可以实现机器人的自主导航和定位
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连杆机构的组成：包括连杆、连 杆轴、连杆轴承等
连杆机构的工作原理：通过连杆 的转动，将舵机的力矩传递到舵 面，实现舵面的偏转
连杆机构的设计要点：考虑连杆 的强度、刚度和耐磨性，以及连 杆机构的运动精度和稳定性
伺服电机
功能：控制舵机的旋转角 度和速度
工作原理：通过接收控制 信号，驱动舵机旋转
特点：高精度、高响应速 度、高可靠性
优点：易于实现， 控制精度高，响应 速度快
应用：广泛应用于 机器人、无人机、 汽车等领域
注意事项：需要根 据舵机的特性和需 求选择合适的 PWM频率和占空 比
舵机的工作原理
舵机的工作原理
舵机是一种常见的电动执行器，广泛应用于机器人、模型控制、航空模型、船舶模型等领域。它主要用于控制机械装置的角度和位置，具有精确控制和快速响应的特点。本文将详细介绍舵机的工作原理。
一、舵机的组成结构
舵机由机电、减速器、控制电路和位置反馈装置组成。
1. 机电：舵机采用直流机电作为驱动源，常见的有核心机电和无核心机电两种类型。核心机电结构简单、成本低，但响应速度较慢；无核心机电结构复杂、成本较高，但响应速度更快。
2. 减速器：舵机的减速器主要用于减小机电的转速，并提供足够的转矩输出。常见的减速器类型有齿轮减速器、行星减速器等。
3. 控制电路：舵机的控制电路主要包括位置反馈电路和驱动电路。位置反馈电路用于检测舵机的角度和位置，并将信号反馈给控制器。驱动电路根据控制信号控制机电的转动方向和速度。
4. 位置反馈装置：位置反馈装置通常采用电位器或者光电编码器，用于测量舵机的角度和位置，并将信号反馈给控制器。
二、舵机的工作原理
舵机的工作原理可以简单概括为接收控制信号，根据信号控制机电的转动，通过减速器输出足够的转矩，实现精确控制。
1. 接收控制信号：舵机通过接收控制信号来确定所需的角度和位置。控制信号通常采用脉宽调制（PWM）信号，脉宽的高电平信号表示舵机所需的角度位置。
2. 控制电路处理信号：控制电路接收到控制信号后，通过解码和放大处理，将信号转换为适合机电驱动的电压和电流。
3. 驱动机电转动：驱动电路根据控制信号的大小和方向，控制机电的转动。当控制信号为中间位置时，机电不转动；当控制信号偏离中间位置时，机电以不同的速度和方向转动。
舵机工作原理动画
舵机工作原理动画
舵机是一种电动机械装置，适用于控制船只、飞机、机器人等设备的方向。它的工作原理可以通过以下动画来展示：
（动画开始）
一台舵机由电机、减速器和反馈控制系统组成。当电机受到电流的驱动时，它会带动减速器工作。减速器会减慢电机的转速，并将旋转运动转化为线性运动。
在舵机的输出轴上装有一个输出杆，该杆会随着电机的运行而移动。输出杆通过杠杆机构连接到船只或飞机等设备的操纵机构上。
舵机的反馈控制系统非常重要，它可以检测输出杆的位置并向电机发送信号，以使输出杆移动到所需的位置。这种反馈控制系统通常使用电位器或磁编码器等传感器来监测输出杆的位置，并将信号发送给电机控制器。
电机控制器会根据接收到的反馈信号来调整电机的转速和方向，以使输出杆准确地移动到预定位置。一旦输出杆到达所需位置，电机会停止运行，并保持输出杆的稳定位置。
（动画结束）
通过这种工作原理，舵机可以根据输入信号准确地控制设备的方向。无论是船只的舵轮还是飞机的方向舵，舵机都扮演着关键的角色，使设备能够实现精确的操控。
单片机舵机控制原理
单片机舵机控制原理
第一章：引言
舵机是一种常用的控制元件，广泛应用于各种自动化系统中。它通过接收电信号并转化为机械运动，可以实现精确的位置和角度调整。在单片机系统中，舵机控制是一项常见而重要的任务。本论文将介绍单片机控制舵机的原理及其相关技术。
第二章：舵机的工作原理
舵机是一种特殊的伺服电机，主要由电机、减速机、编码器和控制电路组成。其工作原理是通过控制电路将电信号转化为相应的控制信号，并通过减速机和编码器控制电机的转动角度和速度。控制信号一般采用PWM波信号，通过调整PWM波的占空比来控制舵机的位置。
第三章：单片机控制舵机的原理
单片机控制舵机的原理主要是通过IO口输出PWM信号来控制舵机的位置。首先需要配置单片机的IO口为PWM输出模式，并设置相应的输出频率和占空比。然后根据所需的控制角度，计算出相应的占空比，并将其赋值给PWM输出寄存器。单片机会自动输出PWM信号，从而控制舵机的位置。
第四章：单片机舵机控制的实现
单片机舵机控制的实现包括如下几个步骤：首先需要选择合适
的单片机开发板，并连接舵机和电源。然后根据舵机的工作特性，确定PWM信号的频率和占空比。接着编写相应的程序代码，配置IO口为PWM输出模式，并设置好相应的频率和占
空比。最后通过单片机的开发环境烧录程序到单片机中，并进行运行测试。如果舵机能够按照预期的位置运动，则说明舵机控制已经成功实现。
结论
单片机舵机控制原理的论文通过对舵机的工作原理和单片机控制舵机的原理进行介绍，详细说明了单片机控制舵机的实现步骤。通过熟悉舵机的工作原理和单片机的控制原理，可以有效地实现对舵机的精准控制。单片机舵机控制技术在自动化控制系统中具有广泛的应用前景，有助于提高系统的稳定性和精度。第一章：引言
舵机工作原理与控制方法
舵机工作原理与控制方法
舵机是一种常见的机电一体化设备，用于控制终端设备的角度或位置，广泛应用于遥控模型、机器人、自动化设备等领域。下面将详细介绍舵机
的工作原理和控制方法。
一、舵机工作原理：
舵机的工作原理可以简单归纳为：接收控制信号-》信号解码-》电机
驱动-》位置反馈。
1.接收控制信号
舵机通过接收外部的控制信号来控制位置或角度。常用的控制信号有
脉宽调制（PWM）信号，其脉宽范围一般为1-2毫秒，周期为20毫秒。脉
宽与控制的位置或角度呈线性关系。
2.信号解码
接收到控制信号后，舵机内部的电路会对信号进行解析和处理。主要
包括解码脉宽、信号滤波和信号放大等步骤。
解码脉宽：舵机会将输入信号的脉宽转换为对应的位置或角度。
信号滤波：舵机通过滤波电路来消除控制信号中的噪声，使得控制稳定。
信号放大：舵机将解码后的信号放大，以提供足够的电流和功率来驱
动舵机转动。
3.电机驱动
舵机的核心部件是电机。接收到解码后的信号后，舵机会驱动电机转动。电机通常是直流电机或无刷电机，通过供电电压和电流的变化控制转动速度和力矩。
4.位置反馈
舵机内部通常搭载一个位置传感器，称为反馈装置。该传感器能够感知电机的转动角度或位置，并反馈给控制电路。控制电路通过与目标位置或角度进行比较，调整电机的驱动信号，使得电机逐渐趋近于目标位置。
二、舵机的控制方法：
舵机的控制方法有脉宽控制方法和位置控制方法两种。
1.脉宽控制方法
脉宽控制方法是根据控制信号的脉宽来控制舵机的位置或角度。控制信号的脉宽和位置或角度之间存在一定的线性关系。一般来说，舵机收到脉宽为1毫秒的信号时会转动到最左位置，收到脉宽为2毫秒的信号时会转动到最右位置，而脉宽为1.5毫秒的信号舵机则会停止转动。
舵机的工作原理
舵机的工作原理
舵机是一种常用于控制机械运动的装置，广泛应用于无人机、机器人、模型飞机、汽车等领域。它通过接收控制信号来改变输出轴的位置，从而控制被连接的装置的运动。本文将详细介绍舵机的工作原理及其组成部份。
一、舵机的组成部份
1. 机电：舵机的核心部件是机电，通常使用直流机电。机电通过旋转输出轴来
实现舵机的运动。
2. 位置反馈装置：舵机内部配备了位置反馈装置，用于检测输出轴的位置。常
见的位置反馈装置包括电位器和光电编码器。
3. 驱动电路：舵机的驱动电路负责接收控制信号，并控制机电的转动。驱动电
路通常由集成电路组成，其中包括放大器、比较器和脉宽调制（PWM）控制器等。
4. 齿轮传动系统：舵机通过齿轮传动系统将机电的旋转运动转化为输出轴的线
性运动。齿轮传动系统通常由一组齿轮和传动杆组成。
二、舵机的工作原理可以简单描述为：接收控制信号→ 位置反馈装置检测输出轴位置→ 驱动电路控制机电转动→ 齿轮传动系统转化机电运动为输出轴线性运动。
具体来说，当舵机接收到控制信号后，驱动电路会根据信号的特征来控制机电
的转动。控制信号通常采用脉宽调制（PWM）信号，脉宽的长度决定了输出轴的
位置。例如，一个周期为20毫秒的PWM信号，脉宽为1.5毫秒时，输出轴将住手在中间位置；脉宽为1毫秒时，输出轴将转到最左边；脉宽为2毫秒时，输出轴将转到最右边。
当驱动电路控制机电转动时，位置反馈装置会实时检测输出轴的位置，并将反
馈信号发送给驱动电路。驱动电路根据反馈信号与控制信号的差异来调整机电的转动，以使输出轴达到预定的位置。
舵机的工作原理和PWM信号控制分析(二)2024
舵机的工作原理和PWM信号控制分析
（二）
引言概述：
在上一篇文章中，我们已经初步了解了舵机的工作原理以及PWM信号的基本概念。本文将继续深入探讨舵机的工作原理，并详细分析PWM信号在舵机控制中的运用。
正文：
一、舵机的工作原理
1. 电机运转原理
- 舵机内部装有电动机，通过电能转换为机械能。
- 电机通常采用直流无刷电机，具有高效率和长寿命的特点。
2. 位置反馈系统
- 舵机内部配备位置反馈系统，用于检测舵盘位置并实时反馈给控制器。
- 位置反馈系统通常采用编码器或霍尔传感器等装置。
3. 控制器
- 舵机的控制器根据接收到的控制信号和位置反馈信号，计算出应去的位置，并驱动电机转动到该位置。
- 控制器的设计和算法决定了舵机的精度和响应速度。
二、PWM信号的概念
1. PWM信号的产生
- PWM信号是一种脉冲宽度调制信号，由一个高电平和一个低电平组成。
- 通过改变高电平和低电平的持续时间比例，可以调整PWM信号的占空比。
2. PWM信号在舵机中的作用
- PWM信号被用于控制舵机的位置。
- 控制器根据接收到的PWM信号的占空比，确定舵盘应该转到的位置。
三、PWM信号与舵机的工作原理的关系
1. PWM信号与位置控制
- 不同的PWM信号占空比对应不同的位置输入。
- PWM信号的占空比与舵盘位置的关系可以通过试验得到，从而建立校准模型。
2. PWM信号与速度控制
- 通过改变PWM信号的占空比可以改变舵盘旋转的速度。
- PWM信号的频率也会影响到舵机的响应速度。
四、PWM信号控制舵机的注意事项
1. PWM信号的频率选取
舵机的工作原理
舵机的工作原理
舵机是一种常用的机电驱动装置，广泛应用于机器人、无人机、航模、机械臂
等领域。它的主要作用是控制机械装置的角度或者位置，实现精确的运动控制。在本文中，我们将详细介绍舵机的工作原理。
一、舵机的基本结构
舵机主要由机电、减速机、控制电路和反馈装置组成。
1. 机电：舵机通常采用直流机电或者无刷机电作为驱动源。机电的转动产生动力，驱动舵机的输出轴运动。
2. 减速机：舵机的减速机主要由齿轮组成，通过减速比将机电的高速转动转换
为输出轴的低速高扭矩转动。
3. 控制电路：舵机的控制电路是舵机的核心部份，它接收外部的控制信号，并
根据信号的脉宽来控制舵机的角度或者位置。
4. 反馈装置：舵机通常内置有位置反馈装置，如光电编码器或者霍尔传感器，
用于实时监测输出轴的位置，并将信息反馈给控制电路，以实现闭环控制。
二、舵机的工作原理
舵机的工作原理可以简单概括为：接收控制信号→解码信号→驱动机电→输出
轴运动→反馈装置监测位置→控制电路调整驱动信号。
1. 接收控制信号：舵机通过接收外部的控制信号来确定输出轴的位置。控制信
号通常采用脉冲宽度调制（PWM）信号，脉宽的变化对应着不同的角度或者位置。
2. 解码信号：控制电路接收到控制信号后，会对信号进行解码，提取出脉宽信息。
3. 驱动机电：解码后的信号被送入舵机的驱动电路，驱动电路根据信号的脉宽信息来控制机电的转动。通常情况下，舵机的驱动电路采用H桥电路来实现正反转和速度控制。
4. 输出轴运动：驱动机电的转动通过减速机传递给输出轴，使得输出轴按照设定的角度或者位置运动。
舵机的工作原理
舵机的工作原理
引言概述：
舵机是一种常见的电子设备，广泛应用于机器人、遥控模型等领域。它能够实现精确的角度控制，具有较高的工作精度和可靠性。本文将详细介绍舵机的工作原理，包括机电原理、反馈控制原理、位置控制原理、信号控制原理和工作模式。
一、机电原理：
1.1 机电类型：舵机通常采用直流机电作为驱动源，常见的有核心式机电和无核心式机电两种类型。
1.2 机电结构：核心式机电由电枢、永磁体和电刷组成，无核心式机电则是通过电磁感应原理实现转动。
1.3 机电工作原理：舵机的机电通过电流控制实现转动，电流的方向和大小决定了舵机的转动方向和角度。
二、反馈控制原理：
2.1 反馈装置：舵机内置了一个反馈装置，通常是一个旋转电位器或者光电编码器，用于检测舵机的角度。
2.2 反馈信号：反馈装置会输出一个反馈信号，表示当前舵机的角度位置。
2.3 反馈控制：通过比较反馈信号和目标角度信号，舵机可以根据误差进行调整，实现精确的角度控制。
三、位置控制原理：
3.1 控制信号：舵机接收一个控制信号，通常是一个脉冲宽度调制（PWM）信号。
3.2 脉宽解读：舵机通过解读控制信号的脉冲宽度来确定目标角度。
3.3 控制算法：舵机根据控制信号的脉冲宽度和反馈信号的角度，采用控制算法计算出驱动机电的电流，从而实现位置控制。
四、信号控制原理：
4.1 控制信号范围：舵机的控制信号通常在0.5ms到2.5ms的脉宽范围内变化。
4.2 脉宽对应角度：脉宽的变化对应着舵机的角度变化，通常0.5ms对应最小角度，2.5ms对应最大角度。
4.3 中立位置：控制信号的脉宽为1.5ms时，舵机处于中立位置，即角度为0度。
舵机的工作原理
舵机的工作原理
引言概述：
舵机是一种常用的电动执行器，广泛应用于机器人、航模、车模等领域。它通过接收控制信号，能够精确控制输出轴的角度位置，从而实现对机械装置的精确控制。本文将详细介绍舵机的工作原理。
正文内容：
1. 舵机的基本组成
1.1 电机部分：舵机采用直流电机作为驱动力源，通常为核心电机或无刷电机。
1.2 减速器：舵机的输出轴通常需要具备较大的输出力矩，因此采用减速器来降低电机的转速并增加输出力矩。
1.3 位置反馈装置：为了实现准确的位置控制，舵机内部配备了位置反馈装置，通常是一种旋转式的电位器或编码器。
2. 舵机的工作原理
2.1 控制信号解码：舵机接收到控制信号后，首先需要将信号进行解码，通常采用脉宽调制（PWM）信号。
2.2 位置反馈：舵机通过位置反馈装置获取当前输出轴的角度位置，并与控制信号进行比较，以确定需要调整的角度。
2.3 控制电路：舵机内部的控制电路根据控制信号和位置反馈的差异，通过控制电流的大小和方向，驱动电机旋转到目标位置。
2.4 闭环控制：舵机通过不断地进行位置反馈和调整，实现闭环控制，使输出轴能够精确地停留在目标位置。
3. 舵机的工作特点
3.1 高精度：舵机通过位置反馈和闭环控制，能够实现高精度的角度控制，通常误差在几度以内。
3.2 高输出力矩：舵机通过减速器的作用，能够提供较大的输出力矩，适用于需要承受一定负载的应用场景。
3.3 快速响应：舵机的控制电路响应速度较快，能够在短时间内调整到目标位置。
4. 舵机的应用领域
4.1 机器人：舵机广泛应用于机器人的关节驱动，能够实现机器人的灵活运动和精确控制。
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一、泵控型液压舵机： 泵控型液压舵机：
对尺寸既定的转舵机构来说， 对尺寸既定的转舵机构来说，舵机油泵的工作油压主要 取决于推动撞杆所需要的力，即取决于转舵力矩。 取决于推动撞杆所需要的力，即取决于转舵力矩。舵机最大 工作压力就是产生公称转舵扭矩时油泵出口处的油压。 工作压力就是产生公称转舵扭矩时油泵出口处的油压。舵机 油泵的额定排出压力不得低于舵机的最大工作压力。 油泵的额定排出压力不得低于舵机的最大工作压力。油泵的 额定排出压力越大，转舵机构尺寸就越小，液压油量也越少， 额定排出压力越大，转舵机构尺寸就越小，液压油量也越少， 但生产和管理水平要求也越高。 但生产和管理水平要求也越高。 对转舵机构尺寸既定的舵机来说，转舵速度主要取决于 对转舵机构尺寸既定的舵机来说， 油泵的流量，而与舵杆上的扭矩负荷无关。 油泵的流量，而与舵杆上的扭矩负荷无关。船舶进出港和在 窄航道航行时，用双泵并联，转舵速度几乎可提高一倍。 窄航道航行时，用双泵并联，转舵速度几乎可提高一倍。
A 1 A
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A'
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A
C
C
C'
C
C'
B
B
B'
2 B
B
B'
三点浮动杠杆式追随机构工作原理： 三点浮动杠杆式追随机构工作原理： 简单型的三点浮动杠杆式追随机构，其中A点为操 简单型的三点浮动杠杆式追随机构，其中 点为操 舵控制点（操纵点） 点为反馈点（ 舵控制点 （ 操纵点 ） ， B点为反馈点（ 追随点 ） ， C点 点为反馈点 追随点） 点 为油泵变量控制点。 为油泵变量控制点。 C点的位移取决于舵令信号大小， 即油泵的供油量 点的位移取决于舵令信号大小， 点的位移取决于舵令信号大小 取决于舵令信号，所以操小舵角时，泵的供油量很小， 取决于舵令信号，所以操小舵角时，泵的供油量很小， 使舵来的很慢，而当操大舵角时，C点的位移需很大， 使舵来的很慢， 而当操大舵角时， 点的位移需很大， 点的位移需很大 而液压泵的变量机构的位移有限， 而液压泵的变量机构的位移有限，以致造成操大舵角时 付杠杆和 不能连续进行。为此，常在简单型反馈杆上加付杠杆 不能连续进行。为此，常在简单型反馈杆上加付杠杆和 在舵柄和反馈杆B点间设置可以双向压缩的储能弹簧。 点间设置可以双向压缩的储能弹簧 在舵柄和反馈杆 点间设置可以双向压缩的储能弹簧。 付杠杆的作用：是使C点的位移得到放大 点的位移得到放大， 付杠杆的作用：是使 点的位移得到放大，使操小 舵角时，液压泵也有足够的供油量，加快转舵。 舵角时，液压泵也有足够的供油量，加快转舵。如图229所示。 所示。 所示
回顾： 回顾： 1、平衡舵在正舵与回舵时，在舵开始 、平衡舵在正舵与回舵时， 偏转时， 偏转时，小舵角舵叶水动力矩中心点 在舵轴之前， 为副 为副， 在舵轴之前，Ma为副，可以帮助舵叶 偏转； 平衡舵较不平衡舵 平衡舵较不平衡舵： 偏转；(平衡舵较不平衡舵：水动力矩 中心点距舵轴距离较短，水动力矩小) 中心点距舵轴距离较短，水动力矩小 2、但平衡系数不易太大，否则在回舵 、但平衡系数不易太大， 时所需的转舵扭矩就会太大; 时所需的转舵扭矩就会太大 3、倒航时，同等条件下，水动力矩比 、倒航时，同等条件下， 正航时要大，但受倒航航速限制。 正航时要大，但受倒航航速限制。
第二节 液压舵机的工作原理和基本组成
基本组成：1.远操机构 转递操舵信号） 基本组成：1.远操机构 （转递操舵信号） 2.舵机 2.舵机 （提供转舵动力） 提供转舵动力）
3.转舵机构 对舵柱产生转舵力矩） 3.转舵机构 （对舵柱产生转舵力矩） 4.舵叶 4.舵叶 （产生转船力矩） 产生转船力矩）
分
三 操 位 制 纵 阀 阀 四 油 通 缸 动
阀
控
手 、 液
转
式
舵
换 向
舵 机 叶 构
换向阀式
油泵 油泵
闭式系统和开式系统： 闭式系统和开式系统：油泵的排油将经换向阀旁通而直接返回
油泵的进口（闭式系统）或回油箱（开式系统）；而转舵油缸的油 油泵的进口（闭式系统）或回油箱（开式系统）；而转舵油缸的油 ）； 路就会锁闭而稳舵。 路就会锁闭而稳舵。 阀控型液压舵机特点：系统简单；初置费用 阀控型液压舵机特点：系统简单； 主泵排量较小；但换向冲击大， 低；主泵排量较小；但换向冲击大，阀工作可靠 性比较差；无舵令时，泵的能耗较大， 性比较差；无舵令时，泵的能耗较大，油液易发 做成开式系统时，油液的冷却、净化较方便， 热；做成开式系统时，油液的冷却、净化较方便， 但油箱容积较大；油液易遭受污染，所以大多用 但油箱容积较大；油液易遭受污染， 于中小功率场合的舵机。 于中小功率场合的舵机。
1.完成一次性操 完成一次性操 大舵， ＣＣ‘ 大舵，使ＣＣ‘在最 大位置时间长， 大位置时间长，加快 转舵速度； 转舵速度； 2.避免控制点机 避免控制点机 件损坏。 件损坏。
一、泵控型液压舵机
2.五点式（带副杠杆式） 有位移放大作用，操小舵角时使控 五点式（带副杠杆式） 有位移放大作用，操小舵角时使控 五点式
制点Ｃ有较大的位移， 制点Ｃ有较大的位移，使变量泵有较大 的排量，使得转舵速度快。 的排量，使得转舵速度快。
B B B
E D C
E D C
E D C C'
C'
A
A
A'
A
A'
储能弹簧的特点： 储能弹簧的特点： 在结构上保证不管是受到拉力还是推力作用 不管是受到拉力还是推力作用， 在结构上保证不管是受到拉力还是推力作用，弹簧 均受压缩，储存能量，但受拉时，弹簧两端点间距离增长， 均受压缩，储存能量，但受拉时，弹簧两端点间距离增长， 而受推压时，两端点间距离变短。如图 30所示 如图2 所示。 而受推压时，两端点间距离变短 如图2-30所示。 储能弹簧的刚度必须适当，若弹簧太弱， 储能弹簧的刚度必须适当，若弹簧太弱，则可能使B 点而移动，操舵也就无法进行；但若弹簧太强， 点先于C点而移动，操舵也就无法进行；但若弹簧太强， 则大舵角操舵所需的操舵力又会太大， 则大舵角操舵所需的操舵力又会太大，甚至使反馈杆实际 上相当于一刚性杆，因而使储能弹簧不起作用。 上相当于一刚性杆，因而使储能弹簧不起作用。
1103 舵机浮动杆追随机构设储能弹簧主要是为了 A．操纵浮动杆所需力可减小 ． B．舵叶受风浪袭击可暂时移位 ．
。
C．大舵角操舵可连续进行，主泵可较长时间保持全流量 ．大舵角操舵可连续进行， D．防止浮动杆受力过大而损坏 ． 1104 舵机浮动杆追随机构中储能弹簧张力过大将导致 A．浮动杆损坏 ． C．大舵角操舵不能连续进行 ． B．舵不转 ． D．安全阀开启 ． 。
泵控型液压舵机工作过程
变 发 送 受 向 舵 动 器 泵
远操机构
转 舵 机 叶 构 变 量
变向泵式
器
反馈机构
泵控型液压舵机
受动器 反馈机构
变向泵
转舵机构
防浪阀
舵柱
储能弹簧
泵控型液压舵机
追随机构：机械杠杆（三点式、五点式）、电子反馈式 追随机构：机械杠杆（三点式、五点式）、电子反馈式 ）、
1. 三点式追随机构： A 控制点，Ｂ反馈点，Ｃ控泵点 控制点，Ｂ反馈点，Ｃ ，Ｂ反馈点，Ｃ控泵点
。
1108 反馈杠杆中的副杠杆的功用是 。 A．操小舵角时增加泵的排量 ． B．操大舵角对增加泵的排量 ． C．可减轻操舵力 D．储存舵令信号 ． ． 1109舵机浮动杆控制机构反馈杆受拉力作用时储能弹簧 舵机浮动杆控制机构反馈杆受拉力作用时储能弹簧 ， 反馈点至舵杆距离 。 A．受压，变短 B．受压，变长 ．受压， ．受压， C．受拉，变长 D．受拉，变短 ．受拉， ．受拉， 1110 舵机浮动杆控制机构储能弹簧的工作特点为反馈杆 。 A．受推力作用时弹簧受压 B．受拉力作用时弹簧伸长 ． ． C．受拉力作用时弹簧受压 D．A与C ． ． 与
三点式杠杆特点： 三点式杠杆特点： ＡＡ‘一次性位移不能太大， ＣＣ’ ＡＡ‘一次性位移不能太大，受ＣＣ’最大可位移量确 否则会损坏控制处的机件。（用储能弹簧克服该缺点） 。（用储能弹簧克服该缺点 定，否则会损坏控制处的机件。（用储能弹簧克服该缺点）
A 1 Βιβλιοθήκη Baidu'
C
C'
B' 2 B
储能弹簧的功能： 储能弹簧的功能：
1062 采用平衡系数恰当的平衡舵主要好处是 A．舵杆轴承径向负荷降低 ． B．转舵速度提高 ． C．常用舵角和最大航角时转航为拒皆降低 ．
。
D．常用舵角时转舵扭矩不降低，最大舵角时降低 ．常用舵角时转舵扭矩不降低，
课题三 船舶甲板机械
第二讲
第二节： 第二节：液压舵机的工作原理和基本组成
第二节 液压舵机的工作原理和基本组成
1105 阀控型舵机改变转舵方向时 。 A．主泵回转方向改变 B. 辅泵吸排方向改变 ． C．主泵吸排方向不变 ． D．主泵变量机构偏离中位方向改变 ． 1106 泵控型舵机改变转舵方向时 。 A．主泵回转方向不变 B．辅泵吸排方向改变 ． ． C．主油路技向阎偏离中位方向改变 ． D．主泵吸排方向不变 ． 1107 液压舵机当舵叶受较大冲击负荷时不致损坏是由于 A．主油路中充满有弹性的油 B．装置有足够的强度 ． ． C．装有弹性底座 D．主油路有安全阀 ． ．
类：1.按远操机构分 1.按远操机构分 2.按舵机能源分 2.按舵机能源分 3.按转舵机构分 3.按转舵机构分
机械、电力、 机械、电力、液压 人力、气动、电动、 人力、气动、电动、液压 往复、 往复、转叶
液压舵机分类：可分为泵控型和阀控型两类。 液压舵机分类：可分为泵控型和阀控型两类。 泵控型 两类
防浪阀（安全阀）的安装组成 防浪阀（安全阀）的安装组成：
二、阀控型液压舵机： 阀控型液压舵机： 使用单向定量油泵，其吸排方向不变， 使用单向定量油泵，其吸排方向不变，油液进出转舵 油缸的方向由驾驶台遥控的换向阀来控制，以达改变转舵 油缸的方向由驾驶台遥控的换向阀来控制， 方向的目的。 方向的目的。
防浪阀（安全阀）的作用： 防浪阀（安全阀）的作用： 当舵叶受到海浪或冰块等冲击以致使任何一侧管 路的油压超过安全阀的整定压力时， 路的油压超过安全阀的整定压力时，则安全阀就会开 使油泵的两侧管路旁通，于是， 启，使油泵的两侧管路旁通，于是，舵叶也就会偏离 所在位置， 点离开中位， 所在位置，同时带动浮动杆的B点，使C点离开中位， 油泵因而排油。当舵上的负荷消失后，安全阀关闭， 油泵因而排油。当舵上的负荷消失后，安全阀关闭， 舵叶在油泵的作用下，又会返回， 点带回原位。 舵叶在油泵的作用下，又会返回，并将B点带回原位。 所以，舵机能够很好地适应冲击负荷， 所以，舵机能够很好地适应冲击负荷，防止舵杆上的 负荷过大、系统油压过高和使电机过载。 负荷过大、系统油压过高和使电机过载。
第二节 液压舵机的工作原理和基本组成 液压舵机是利用液体的不可压缩性及流量、 液压舵机是利用液体的不可压缩性及流量、流向的 不可压缩性及流量 可控性来达到操舵目的 来达到操舵目的。 可控性来达到操舵目的。 液压舵机的组成（根据液压油流向变换方法的不 液压舵机的组成（ ）：由转舵机构、液压系统和操纵系统等所组成 等所组成。 同）：由转舵机构、液压系统和操纵系统等所组成。
泵控型舵机的特点：换向冲击小，工作平稳； 泵控型舵机的特点：换向冲击小，工作平稳；
能量浪费小，油液不易发热； 能量浪费小，油液不易发热；泵控型一般均采用 闭式油路，油液不易遭受污染，不易氧化； 闭式油路，油液不易遭受污染，不易氧化；油箱 容积小。但系统复杂，初置费用高，需配备辅泵， 容积小。但系统复杂，初置费用高，需配备辅泵， 在条件相同情况下， 在条件相同情况下，泵控型主泵的排量要大于阀 控型系统中的主泵。 控型系统中的主泵。 开式系统