MG996R舵机控制说课讲解
mg996r舵机控制板
mg996r舵机控制板章节一：引言（约200字）MG996R舵机是一种常见的模型舵机，具有较大的扭矩和精确的控制性能。
为了更好地控制该舵机，本文设计了一种MG996R舵机控制板。
本文将介绍该控制板的设计原理、硬件实现、软件编程以及实验结果，并分析其优缺点。
通过对MG996R舵机的控制，可以用于模型飞机、机器人等领域。
章节二：设计原理（约300字）MG996R舵机控制板的设计原理主要包括电路选型、电机驱动和通信接口。
该控制板采用STM32微控制器作为主控芯片，具有较高的计算能力和丰富的外设接口。
电路选型上，采用了稳压电源和升压电路，保证舵机工作的稳定性和可靠性。
电机驱动上，采用PWM信号控制舵机的转动角度，并通过H桥电路驱动舵机的旋转方向。
通信接口上，采用串口通信与外部设备进行数据交互。
章节三：硬件实现（约300字）MG996R舵机控制板的硬件实现主要包括主控芯片、电机驱动电路和通信模块。
主控芯片使用STM32F103C8T6，该芯片具有高性能和低功耗的特点。
电机驱动电路包括稳压电源、升压电路和H桥电路，稳压电源为舵机提供稳定的电压，升压电路为舵机提供较大的电流。
通信模块采用串口通信与其他设备进行数据传输。
通过这些硬件组件的配合，实现对MG996R 舵机的精确控制。
章节四：软件编程与实验结果（约200字）MG996R舵机控制板的软件编程主要包括舵机控制算法和通信协议的实现。
舵机控制算法采用PWM波控制舵机精确的旋转角度，通过改变PWM信号的占空比来控制舵机的转动。
通信协议采用串口通信的方式，实现与其他设备之间的双向数据传输。
在实验中，通过连接MG996R舵机并通过控制板进行控制，可以实现舵机的精确控制。
实验证明了该控制板的稳定性和可靠性。
总结（约100字）本文介绍了一种MG996R舵机控制板的设计原理、硬件实现、软件编程及实验结果。
通过对MG996R舵机的控制，可以广泛应用于模型飞机、机器人等领域。
舵机精简讲解
舵机------孟令军2014.8.13-------更多请关注我的百度文库》》什么是舵机？【舵机定义】舵机简单的说就是集成了直流电机、电机控制器和减速器等，并封装在一个便于安装的外壳里的伺服单元。
能够利用简单的输入信号比较精确的转动给定角度的电机系统。
它是一个可以调制偏转角度的电机，从而用于一些车、体机器人的方向调制。
伺服马达三条线中白色的线是控制线，接到控制芯片上。
中间的是SERVO工作电源线（红色），一般工作电源是5V。
第三条是地线。
》》如何选择舵机呢？？【参数】⑴转速转速由舵机无负载的情况下转过60°角所需时间来衡量，常见舵机的速度一般在0.11/60°~0.21S/60°之间。
⑵转矩舵机扭矩的单位是KG·CM，这是一个扭矩单位。
可以理解为在舵盘上距舵机轴中心水平距离1CM 处，舵机能够带动的物体重量。
⑶电压较高的电压可以提高电机的速度和扭矩，舵机推荐的电压一般都是4.8V或6V。
⑷尺寸、重量和材质舵机的功率（速度×转矩）和舵机的尺寸比值可以理解为该舵机的功率密度，一般同样品牌的舵机，功率密度大的价格高。
塑料齿轮的舵机在超出极限负荷的条件下使用可能会崩齿，金属齿轮的舵机则可能会电机过热损毁或外壳变形。
所以材质的选择并没有绝对的倾向，关键是将舵机使用在设计规格之内。
所以：选择舵机需要在计算自己所需扭矩和速度，并确定使用电压的条件下，选择有150%左右甚至更大扭矩富余的舵机。
》》舵机如何调控？？？【模拟舵机及其控制原理】工作原理是控制电路接收信号源的控制脉冲，并驱动电机转动；齿轮组将电机的速度成大倍数缩小，并将电机的输出扭矩放大响应倍数，然后输出；电位器和齿轮组的末级一起转动，测量舵机轴转动角度；电路板检测并根据电位器判断舵机转动角度，然后控制舵机转动到目标角度或保持在目标角度。
模拟舵机需要一个外部控制器（遥控器的接收机）产生脉宽调制信号（可以用pwm模块）来告诉舵机转动角度，脉冲宽度是舵机控制器所需的编码信息。
舵机控制板使用说明
舵机控制板使用说明V1.3产品特点●采用32位ARM 内核的处理器芯片●独创的在线升级机制，用户可以在线升级固件●自动识别波特率●采用USB和UART通讯接口●1us的控制精度（相当于舵机的0.09度）●可以同时同步控制32个舵机（24路舵机控制板可以同时同步控制24个，16路舵机控制板可以同时同步控制16个舵机）●内置512K 存储芯片，可存储上百个动作组●功能强大的电脑软件（内置3种语言，简体中文、繁体中文、英语）●拥有Android手机控制软件（需配合蓝牙模块使用）供电舵机控制板需要2个电源: 舵机电源和芯片电源（舵机的功率比较大，所以不建议共用一个电源）舵机电源（正极）：VS（图中3号位置的蓝色接线端子的右端）舵机电源（负极）：GND（图中3号位置的蓝色接线端子的中间）舵机电源的参数根据实际所接舵机的参数而定，如TR213舵机的供电电压是4.8-7.2V，那么舵机电源就可以用电压在4.8-7.2V之间的电源。
芯片电源（正极）：VSS（图中3号位置的蓝色接线端子的左端）芯片电源（负极）：GND（图中3号位置的蓝色接线端子的中间）VSS的要求是6.5-12V，如果芯片供电是从VSS端口输入的，那么电源的电压必须是6.5-12V之间。
另外：1. 图中2号位置的USB接口可以给芯片供电，所以USB接口和VSS端口，任选其一即可。
2. 图中1号位置也可以给芯片供电，标记为5V和GND，5V是正极，GND是负极，供电电源的电压必须是5V。
3. 1234. 图中4号位置的绿色LED灯是芯片电源正常的指示灯，绿色灯亮，表示芯片供电正常，绿色灯灭，表示芯片供电异常。
5. 图中5号位置的绿色LED灯是舵机电源正常的指示灯，绿色灯亮，表示舵机供电正常，绿色灯灭，表示舵机供电异常。
2安装驱动驱动下载地址：/down/usc_driver.exe (全部是小写)直接双击usc_driver.exe ，点击下一步即可安装驱动。
舵机及转向控制原理
舵机及转向控制原理(总3页) -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除舵机及转向控制原理1、概述2、舵机的组成3、舵机工作原理4、舵机选购5、舵机使用中应注意的事项6、辉盛S90舵机简介7、如何利用程序实现转向8、51单片机舵机测试程序1、概述舵机也叫伺服电机，最早用于船舶上实现其转向功能，由于可以通过程序连续控制其转角，因而被广泛应用智能小车以实现转向以及机器人各类关节运动中，如图1 、图2 所示。
图1 舵机用于机器人图2 舵机用于智能小车中舵机是小车转向的控制机构，具有体积小、力矩大、外部机械设计简单、稳定性高等特点，无论是在硬件设计还是软件设计，舵机设计是小车控制部分重要的组成部分，图3为舵机的外形图。
图3 舵机外形图2、舵机的组成一般来讲，舵机主要由以下几个部分组成，舵盘、减速齿轮组、位置反馈电位计、直流电机、控制电路等，如图4、图5所示。
图4 舵机的组成示意图图5 舵机组成舵机的输入线共有三条，如图6所示，红色中间，是电源线，一边黑色的是地线，这辆根线给舵机提供最基本的能源保证，主要是电机的转动消耗。
电源有两种规格，一是4.8V，一是6.0V，分别对应不同的转矩标准，即输出力矩不同，6.0V对应的要大一些，具体看应用条件；另外一根线是控制信号线，Futaba的一般为白色，JR的一般为桔黄色。
另外要注意一点，SANWA的某些型号的舵机引线电源线在边上而不是中间，需要辨认。
但记住红色为电源，黑色为地线，一般不会搞错。
图6 舵机的输出线3、舵机工作原理控制电路板接受来自信号线的控制信号，控制电机转动，电机带动一系列齿轮组，减速后传动至输出舵盘。
舵机的输出轴和位置反馈电位计是相连的，舵盘转动的同时，带动位置反馈电位计，电位计将输出一个电压信号到控制电路板，进行反馈，然后控制电路板根据所在位置决定电机转动的方向和速度，从而达到目标停止。
舵机及其转向控制基本原理
舵机及转向控制原理1、概述2、舵机的组成3、舵机工作原理4、舵机选购5、舵机使用中应注意的事项6、辉盛S90舵机简介7、如何利用程序实现转向8、51单片机舵机测试程序1、概述舵机也叫伺服电机，最早用于船舶上实现其转向功能，由于可以通过程序连续控制其转角，因而被广泛应用智能小车以实现转向以及机器人各类关节运动中，如图1 、图2 所示。
图1 舵机用于机器人图2 舵机用于智能小车中舵机是小车转向的控制机构，具有体积小、力矩大、外部机械设计简单、稳定性高等特点，无论是在硬件设计还是软件设计，舵机设计是小车控制部分重要的组成部分，图3为舵机的外形图。
图3 舵机外形图2、舵机的组成一般来讲，舵机主要由以下几个部分组成，舵盘、减速齿轮组、位置反馈电位计、直流电机、控制电路等，如图4、图5所示。
图4 舵机的组成示意图图5 舵机组成舵机的输入线共有三条，如图6所示，红色中间，是电源线，一边黑色的是地线，这辆根线给舵机提供最基本的能源保证，主要是电机的转动消耗。
电源有两种规格，一是4.8V，一是6.0V，分别对应不同的转矩标准，即输出力矩不同，6.0V对应的要大一些，具体看应用条件；另外一根线是控制信号线，Futaba的一般为白色，JR的一般为桔黄色。
另外要注意一点，SANWA的某些型号的舵机引线电源线在边上而不是中间，需要辨认。
但记住红色为电源，黑色为地线，一般不会搞错。
图6 舵机的输出线3、舵机工作原理控制电路板接受来自信号线的控制信号，控制电机转动，电机带动一系列齿轮组，减速后传动至输出舵盘。
舵机的输出轴和位置反馈电位计是相连的，舵盘转动的同时，带动位置反馈电位计，电位计将输出一个电压信号到控制电路板，进行反馈，然后控制电路板根据所在位置决定电机转动的方向和速度，从而达到目标停止。
其工作流程为：控制信号→控制电路板→电机转动→齿轮组减速→舵盘转动→位置反馈电位计→控制电路板反馈。
流，才可发挥舵机应有的性能。
舵机的控制信号周期为20MS的脉宽调制（PWM）信号，其中脉冲宽度从0.5-2.5MS,相对应的舵盘位置为0－180度，呈线性变化。
电子工业 mg996r舵机控制
mg996r舵机控制Chapter 1: Introduction近年来，机器人技术得到了快速发展，成为了人类生活的重要组成部分。
在机器人控制技术中，舵机被广泛应用于物体的运动控制中。
其中，MG996R舵机作为一种常见的舵机类型，具有体积小、扭矩大、速度快等特点，在机器人控制领域受到广泛关注。
Chapter 2: MG996R舵机概述MG996R舵机是一种数字化舵机，由电机、控制电路和位置反馈系统组成。
它采用PWM脉宽调制信号进行控制，可以实现连续运动和精确定位。
其重要特性包括扭矩、速度、精度和工作电压。
其中，扭矩是指舵机输出力矩的能力，速度是指舵机旋转的速度，精度是指舵机可以实现的位置定位的精确度，工作电压是指舵机的额定电压范围。
Chapter 3: MG996R舵机控制方法为了实现对MG996R舵机的精确控制，可以采用多种方法。
其中，一种常见的控制方法是使用单片机通过PWM信号来控制舵机的转动角度。
通过调整PWM的占空比可以改变舵机的转动角度。
另外，还可以使用PID控制算法来实现对舵机位置的精确控制。
PID控制算法通过反馈信号和期望位置之间的差异来调整PWM信号，以实现舵机位置的稳定控制。
Chapter 4: MG996R舵机应用案例MG996R舵机广泛应用于各种机器人控制领域。
例如，在机器人臂上使用MG996R舵机可以实现机械臂的多轴运动控制；在自主导航机器人中使用MG996R舵机可以实现机器人的移动和转向控制；在机器人摄像头控制中使用MG996R舵机可以实现视角的调节和转动。
除此之外，MG996R舵机还可以应用于智能家居领域，例如控制窗帘的开合、控制门锁的解锁等。
总结：本论文主要介绍了MG996R舵机的概述、控制方法和应用案例。
通过对MG996R舵机的详细描述和分析，可以更好地理解和应用该舵机在机器人控制领域的作用。
未来，随着机器人技术的不断发展，相信MG996R舵机将在更多的领域得到应用和改进，进一步提升机器人控制的精确性和效率。
舵机与舵回路课件
铰链力矩Mj近似写为:
式中系数
表示单位舵偏角产生的铰链力矩.
作用于舵机的铰链力矩的特点:
• 在舵面类型与几何形状一定的情况下，相同舵偏角产 生的铰链力矩,随飞行状态而改变, 动压Q越大,铰链力 矩也越大;
• 铰链力矩的方向(或者说系数 状态改变.
的符号)也随飞行
气压中心 舵面转轴
V
V
17
4.2.2 舵机的动特性
增量Q为:Q=K1x-C1P,式中Q, x, P为相对于平衡状态的 各增量值;
27
实际上,滑阀输出的流量除补充活塞移动推出的那部分 流量外,还必须补偿:
• 从作动筒高压腔经活塞的柱面与作动筒壁之间的缝隙 流入作动筒低压腔的漏油量QL;
• 由于油液压缩性引起的油液密度变化和高压油流过非 刚体的油管与作动筒壳体引起的体积变化有关的那部分 流量QV.
上式描述的滑阀输出流量Q与负载P之间的关系又称滑阀的负
载特性,如下图(a)所示,也是一族非线性曲线,可同分析电动
舵机一样,采用线性化的处理方法来研究液压舵机的动特性,
如图(b)所示.
Q
Q
X4 X3 X2 X1
P (a)实际的
X4 X3 X2 X1
P (b)线性化的
滑阀相对于平衡状态(P和x均为常数)做增量运动时,输出流量的
第四章 舵机与舵回路
1. 舵机的工作原理 ❖ 电动舵机； ❖ 电动液压舵机 4.2 舵机的特性分析 4.3 舵回路
1
第四章 舵机与舵回路-
舵回路(伺服系统) —
概述
是飞行自动控制系统中一个不可缺少的组成部分；
指令模型装置 按照 敏感元件输出 的电信号去操纵舵面，实现飞机
角运动或轨迹运动的自动稳定和控制。
(完整)MG996R舵机控制
MG996R舵机控制方法红：+5v,棕:GND，黄：信号基于单片机的舵机控制方法具有简单、精度高、成本低、体积小的特点,并可根据不同的舵机数量加以灵活应用。
在机器人机电控制系统中，舵机控制效果是性能的重要影响因素.舵机可以在微机电系统和航模中作为基本的输出执行机构，其简单的控制和输出使得单片机系统非常容易与之接口。
舵机是一种位置伺服的驱动器，适用于那些需要角度不断变化并可以保持的控制系统。
其工作原理是：控制信号由接收机的通道进入信号调制芯片,获得直流偏置电压。
它内部有一个基准电路,产生周期为20ms，宽度为1.5ms的基准信号，将获得的直流偏置电压与电位器的电压比较，获得电压差输出。
最后,电压差的正负输出到电机驱动芯片决定电机的正反转.当电机转速一定时,通过级联减速齿轮带动电位器旋转,使得电压差为0,电机停止转动。
图1舵机的控制要求舵机的控制信号是PWM信号，利用占空比的变化改变舵机的位置。
一般舵机的控制要求如图1所示.单片机实现舵机转角控制可以使用FPGA、模拟电路、单片机来产生舵机的控制信号，但FPGA成本高且电路复杂。
对于脉宽调制信号的脉宽变换，常用的一种方法是采用调制信号获取有源滤波后的直流电压，但是需要50Hz（周期是20ms）的信号，这对运放器件的选择有较高要求，从电路体积和功耗考虑也不易采用.5mV以上的控制电压的变化就会引起舵机的抖动,对于机载的测控系统而言,电源和其他器件的信号噪声都远大于5mV,所以滤波电路的精度难以达到舵机的控制精度要求。
也可以用单片机作为舵机的控制单元,使PWM信号的脉冲宽度实现微秒级的变化，从而提高舵机的转角精度。
单片机完成控制算法，再将计算结果转化为PWM信号输出到舵机，由于单片机系统是一个数字系统,其控制信号的变化完全依靠硬件计数，所以受外界干扰较小，整个系统工作可靠.单片机系统实现对舵机输出转角的控制,必须首先完成两个任务：首先是产生基本的PWM周期信号，本设计是产生20ms 的周期信号；其次是脉宽的调整,即单片机模拟PWM信号的输出，并且调整占空比。
基于STC12C5A60S2芯片通过电位器控制MG996R舵机完美注释版C程序
基于STC12C5A60S2芯片通过电位器控制MG996R舵机完美注释版C程序/******-------本程序可以通过电位器对P1.0进行控制--------------然后在P2.0连接一个舵机，可实现角度的任意控制-------------------其中的角度可以通过改变V=ADC_RES*4+ADC_RESL;数值的大小来控制------- --------------------------------------------------该程序直接复制粘贴到自己的工程里需注意:1.建立工程时选择CPU直接可以时89C52的。
2.使用的芯片则是STC12C5A60S2的芯片。
3.一定得把d的头文件加进去，网上有下载的--------------------------------------------------*/#include#includetypedef unsigned char uchar;typedef unsigned int uint;sbit k=P2^0;//信号控制口uint a=0,v,c;/************定义相应操作位***************/#define ADC_POWER 0x80 //ADC电源控制位，0：关闭，1：打开#define ADC_FLAG 0x10 //ADC结束标志位#define ADC_START 0x08 //ADC启动控制位void InitTimer0() //定时器，每一次定成10us{EA=1; //开总中断TMOD=0x01; //设置定时器工作方式ET0=1; //开定时器T0中断TH0=(65536-10)/256; //装入初值高8位TL0=(65536-10)%256; //装入初值低8位TR0=1; //开启定时器}/*-------------------------------- ADC 取值------------------------------*/uint GetADCResult(){int V;ADC_CONTR = 0xf8; //操作ADC_CONTR,打开ADC装换转换速度为180时钟周期//(0xf8=1111 1000)第一位表示打开ADC转换，_nop_(); //转换时的延时，至少四个周期_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();while (!(ADC_CONTR & ADC_FLAG)); //Wait complete flag （等待转换完成）ADC_CONTR =0xf8; //关闭ADC 先非再与在等于（重新设置ADC_CONTR）V=ADC_RES*4+ADC_RESL;V=V/4; //转换后的结果进行处理(转换后需要多大的值可以自己调试)//把0~1024转换成0~250之间的任意范围,控制对应的角度return V; //返回ADC转换处理后的结果}/***------------ ad所需的延时函数--------------*/void Delay(uint n){while (n--){x = 500;while (x--);}}/*------------------- 初始化ADC特殊功能寄存器-------------------*/void InitADC(){P1ASF=0x01; //设置为P1的P1.0为模拟装换通道ADC_RES = 0; //清除寄存器的值（高八位）ADC_RESL = 0; //清除寄存器的值（底两位）ADC_CONTR = 0xf8;Delay(10); //ADC power-on delay and Start A/D conversion }/*---------- 舵机转角控制-----------------*/void kongzhi(){c=v;if(a<=c)k=1;elsek=0;}/*------------------主函数---------------------*/void main(){InitTimer0();{InitADC();GetADCResult();v=GetADCResult();c=0; //c必须清零一次}}/*---------------中断处理函数------------------*/void Timer0() interrupt 1{TH0=(65536-10)/256; // 定时器装值TL0=(65536-10)%256; // 定时器装值a++;kongzhi();if(a==1667) //12M晶振实测周期为20.00008~~ms a=0; }。
舵机控制说明
舵机的分类按照舵机的转动角度分有180度舵机和360度舵机。
180度舵机只能在0度到180度之间运动，超过这个范围，舵机就会出现超量程的故障，轻则齿轮打坏，重则烧坏舵机电路或者舵机里面的电机。
360度舵机转动的方式和普通的电机类似，可以连续的转动，不过我们可以控制它转动的方向和速度。
按照舵机的信号处理分为模拟舵机和数字舵机，它们的区别在于，模拟舵机需要给它不停的发送PWM信号，才能让它保持在规定的位置或者让它按照某个速度转动，数字舵机则只需要发送一次PWM信号就能保持在规定的某个位置。
关于PWM信号在3.4节将会介绍。
3.2 舵机的内部结构一般来说，我们用的舵机有以下几个部分组成：直流电动机、减速器（减速齿轮组）、位置反馈电位计、控制电路板（比较器）。
舵机的输入线共有三根，红色在中间，为电源正极线，黑色线是电源负极（地线）线，黄色或者白色线为信号线。
其中电源线为舵机提供6V到7V左右电压的电源。
3.3 舵机的工作原理在舵机上电后，舵机的控制电路会记录由位置反馈电位计反馈的当前位置，当信号线接收到PWM信号时会比较当前位置和此PWM信号控制所要转到得位置，如果相同舵机不转，如果不同，控制芯片会比较出两者的差值，这个差值决定转动的方向和角度。
3.4 舵机的控制协议对舵机转动的控制是通过PWM信号控制的。
PWM是脉宽调制信号的英文缩写，其特点在于它的上升沿与下降沿的时间宽度或者上升沿占整个周期的比例（占空比）。
我们目前使用的舵机主要依赖于模型行业的标准协议，随着机器人行业的渐渐独立，有些厂商已经推出全新的舵机协议，这些舵机只能应用于机器人行业，已经不能够应用于传统的模型上面了。
本书介绍的舵机控制协议是北京汉库公司出品的舵机所采用的协议 ，市场上一些其他厂商（包括有些日本厂商）生产的舵机也采用这种协议。
如果你采用的是其它厂商的舵机，最好先参考下他们的DATA手册或者产品说明之类的技术文档。
前面说过舵机分180度和360度，它们的应用场合不一样，工作方式不一样，自然控制的协议也不一样。
MG996R舵机介绍
MG996R舵机介绍舵机简介舵机是一种位置（角度）伺服的驱动器，适用于那些需要角度不断变化并可以保持的控制系统。
在高档遥控玩具，如飞机、潜艇模型，遥控机器人中已经得到了普遍应用。
舵机主要是由外壳、电路板、驱动马达、减速器与位置检测元件所构成。
其工作原理是由接收机发出讯号给舵机，经由电路板上的 IC 驱动无核心马达开始转动，透过减速齿轮将动力传至摆臂，同时由位置检测器送回讯号，判断是否已经到达定位。
位置检测器其实就是可变电阻，当舵机转动时电阻值也会随之改变，藉由检测电阻值便可知转动的角度。
MG996R舵机特点1、结构材质：模拟金属铜齿。
2、连接线长度：30厘米，信号线（黄线）；红线（电源线）；棕色(地线）。
3、尺寸：40.7*19.7*42.9mm。
4、重量：55克。
5、反应转速：无负载速度0.17秒/60度(4.8V)；0.13秒/60度(6.0V)。
6、工作死区:4微秒。
7、插头规格:JR FUTABA通用。
8、工作电压；3.0V-6.0V。
9、工作扭矩：13KG/cm。
MG996R舵机控制原理舵机的控制一般需要一个20ms左右的时基脉冲，该脉冲的高电平部分一般为0.5ms-2.5ms范围内的角度控制脉冲部分。
以180度角度伺服为例，那么对应的控制关系是这样的：0.5ms ---------------------- -90度1.0ms ---------------------- -45度1.5ms ---------------------- 0度2.0ms ---------------------- 45度2.5ms ---------------------- 90度。
舵机控制课程设计
舵机控制课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解舵机的工作原理，掌握舵机的种类、特点及其在自动化控制中的应用。
2. 学生能够描述舵机控制的基本电路，了解舵机控制信号的组成及其作用。
3. 学生能够解释舵机控制中角度与脉冲宽度之间的关系，并运用公式进行简单计算。
技能目标：1. 学生能够运用编程语言或控制模块，实现对舵机的精确控制。
2. 学生能够设计简单的舵机控制系统，完成特定任务，如模型车的方向控制。
3. 学生能够通过实际操作，解决舵机控制中遇到的问题，提高实际动手能力和问题解决能力。
情感态度价值观目标：1. 学生能够培养对工程技术的兴趣，增强对自动化控制的认知和探索欲望。
2. 学生能够树立团队合作意识，学会在团队中分工与协作，共同完成项目任务。
3. 学生能够认识到舵机控制技术在现实生活中的应用，理解技术发展对社会进步的重要性。
本课程针对初中或高中年级的学生，结合学科特点，以实用性为导向，注重理论知识与实践操作相结合。
通过本课程的学习，学生不仅能够掌握舵机控制的基础知识，提高编程和动手能力，还能培养对工程技术的热爱和团队协作精神，为未来进一步学习相关领域知识奠定基础。
二、教学内容1. 舵机基础知识：- 舵机的定义、分类和特点- 舵机的工作原理及其在自动化控制中的应用2. 舵机控制原理：- 舵机控制信号组成：脉冲宽度调制（PWM）- 舵机角度与脉冲宽度之间的关系- 舵机控制电路及其工作原理3. 舵机编程与控制：- 编程环境与编程语言的介绍- 舵机控制程序编写：控制舵机转动到指定角度- 舵机控制模块的使用及调试4. 实践操作：- 舵机控制系统设计：实现模型车方向控制- 故障排查与解决：分析并解决实际操作中遇到的问题- 团队合作：分工协作，共同完成项目任务5. 教学案例分析：- 分析舵机控制技术在现实生活中的应用案例- 探讨舵机控制技术的发展趋势及其对社会进步的影响本教学内容依据课程目标，结合教材相关章节，制定详细的教学大纲。
电动液压舵机的工作原理及使用管理
毕业专题论文电动液压舵机的工作原理及运行管理The working principle and management of the electro-hydraulic steering gear学生姓名张学印所在专业轮机工程所在班级轮机1062申请学位学士学位指导教师陈波职称讲师副指导教师职称目录摘要 (I)ABSTRACT (II)引言 (1)1 舵机的工作要求及工作原理 (1)1.1对舵机的工作要求 (1)1.2阀控型液压舵机工作原理 (2)1.2.1 工作原理 (2)1.2.2 压力控制 (3)1.2.3 补油、放气和舵角指示 (4)1.3泵控型液压舵机工作原理 (5)1.3.1 工作原理 (5)1.3.2 主油路的锁闭 (6)1.3.3 工况选择 (6)1.3.4 压力保护、补油、放气和舵角指示 (7)2 潜在故障分析 (7)2.1液压系统故障 (8)2.1.1 可能引起的故障及分析 (8)2.1.2 预防措施 (8)2.2电子系统故障 (9)2.2.1 通信故障 (9)2.2.2 遥控故障 (9)2.2.3 预防措施 (9)2.3电力系统故障 (9)2.3.1 主要故障及危害 (9)2.3.2 预防措施 (10)3 舵机的工作要求及日常管理 (10)3.1舵机的日常管理 (10)3.1.1 系统的清洗和充油 (10)3.1.2 舵机的试验和调整 (10)3.2舵机日常管理注意事项 (11)结束语 (11)鸣谢 (12)参考文献 (13)摘要船舶的操纵性，是船舶的主要航行性能之一，而舵机系统是船舶操纵性的有力保证。
本文主要讲了三大方面的问题，首先通过对舵机工作要求的分析引出了对船舶舵机的工作原理的分析；然后根据舵机工作原理和液压系统特点分析了可能存在的潜在故障及形成原因和预防措施；同时又对船舶舵机日常使用及管理做了简要的介绍论述，希望能对有关人员在进行舵机操纵使用时能够有所启迪，以确保船舶日常航行的安全，减少不必要的伤害和损失。
飞行控制系统-第四章舵机与舵回路ppt课件
:
二、舵机与操纵系统连接方式
舵机与人工操纵系统有两种连接方式： 并联式、串联式 并联式连接方式：用于自动驾驶仪中的舵机
与人工系统的连接。 AP工作时：飞行员不动驾驶杆，指令由操纵
台上旋钮给出。 人操纵时：断开AP。 应急时： 不断开AP，人可强力操纵〔离合
器打滑）
:
舵机与人工操纵系统并联
:
串联连接方式：用于阻尼，增稳系统中， 舵机只带动舵面不推动驾驶杆，驾驶杆也 可直接拉动舵面，舵机串在驾驶杆和助力 器的传动杆之间。
:
舵回路根轨迹：
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§4、舵机特性对舵回路的影响
一、舵机输出功率对舵回路的影响 输出功率有限影响线性工作范围，快速性 及带宽。
线性工作范围： ， 功范 率围 通频带：功 ， 率通频带 动态响应：功，率快速性
:
二、舵机传动机构中的非线性〔间隙〕对舵回路的 影响
增大舵回路延迟时间，增大静差，降低舵 回路的稳定性
模型：
ULdI IR dt
M A I
电动机的力M 矩特Jd性wBwMj
dt
i
Mj Mj
k
i
:
式中：
J d w 惯性力矩
dt
Bw阻尼力矩
M j 折算到鼓轮上的铰链力矩
i
舵面角 k 鼓轮角 “△”表示增量
“－”表示舵面转的方向与鼓轮转的方向
相反
:
电动舵机方框图
M
1
j
i
u
1
I
A M -
1 1 k 1
-
Ls
- Js
s
i
R
B
:
电动舵机传递函数
1〕舵面负载为零 Mj 0 时，B0
mg996r原理
mg996r原理MG996R原理概述•MG996R是一款常见的舵机，广泛应用于机器人、航模和DIY项目中。
•它是一种电动执行器，通过接收电信号控制转动角度。
工作原理•MG996R是一种舵机，结构包括电机和控制电路。
•电机通过齿轮传动装置连接输出轴，用于输出转动力矩。
•控制电路接收来自控制信号线的电信号，根据信号的脉宽来控制电机的位置。
控制信号•控制信号采用脉宽调制（PWM）方式。
•信号的脉宽决定舵机转动到哪个位置，一般情况下，脉宽范围为500到2500微秒。
•脉宽为500微秒时，舵机转动到最左边的位置；脉宽为2500微秒时，舵机转动到最右边的位置。
•通常，脉宽为1500微秒时，舵机转动到中间位置，也称为90°位置。
控制电路•控制电路包括一个微控制器和一组电子元件。
•微控制器负责接收来自外部的控制信号，并通过控制电路将合适的电压和频率输出给电机。
•电子元件包括放大器、比较器和驱动器，用于放大、比较和驱动电机转动。
电机驱动•电机驱动通过与控制电路的配合实现。
•当控制电路输出合适的电压和频率时，电机驱动会将电压传导给电机。
•电机接收到合适的电压后开始转动，通过齿轮传动装置驱动输出轴转动。
综合应用•MG996R广泛应用于机器人和航模领域。
•在机器人中，MG996R可以用于控制机器人的头部、手臂等部件的转动。
•在航模中，MG996R可以用于控制飞机或直升机的舵面转动，实现飞行方向的调整。
结论•MG996R是一款常见的舵机，通过控制信号的脉宽来控制转动角度。
•它由电机、控制电路和齿轮传动装置组成。
•MG996R广泛应用于机器人和航模领域，为这些项目提供准确的转动控制。
MG996R原理（续）舵机的工作原理•MG996R的工作原理是基于电机和控制电路的相互配合来实现转动。
•电机通过输入电能来产生转动力矩，齿轮传动装置将力矩传递给输出轴。
•控制电路接收外部的控制信号，并根据信号的脉宽来调整电机的位置。
PWM控制信号的作用•控制信号采用脉宽调制（PWM）的方式来控制舵机的位置。
舵机原理及其使用详解
舵机的原理，以及数码舵机VS模拟舵机一、舵机的原理标准的舵机有3条导线，分别是：电源线、地线、控制线，如图2所示。
以日本FUTABA-S3003型舵机为例，图1是FUFABA-S3003型舵机的内部电路。
3003舵机的工作原理是：PWM信号由接收通道进入信号解调电路BA6688的12脚进行解调，获得一个直流偏置电压。
该直流偏置电压与电位器的电压比较，获得电压差由BA6688的3脚输出。
该输出送入电机驱动集成电路BAL6686，以驱动电机正反转。
当电机转动时，通过级联减速齿轮带动电位器Rw1旋转，直到电压差为O，电机停止转动。
舵机的控制信号是PWM信号，利用占空比的变化，改变舵机的位置。
有个很有趣的技术话题可以稍微提一下，就是BA6688是有EMF控制的，主要用途是控制在高速时候电机最大转速。
原理是这样的:收到1个脉冲以后，BA6688内部也产生1个以5K电位器实际电压为基准的脉冲，2个脉冲比较以后展宽，输出给驱动使用。
当输出足够时候，马达就开始加速，马达就能产生EMF，这个和转速成正比的。
因为取的是中心电压，所以正常不能检测到的，但是运行以后就电平发生倾斜，就能检测出来。
超过EMF 判断电压时候就减小展宽，甚至关闭，让马达减速或者停车。
这样的好处是可以避免过冲现象(就是到了定位点还继续走,然后回头,再靠近)一些国产便宜舵机用的便宜的芯片，就没有EMF控制，马达、齿轮的机械惯性就容易发生过冲现象，产生抖舵电源线和地线用于提供舵机内部的直流电机和控制线路所需的能源．电压通常介于4～6V，一般取5V。
注意，给舵机供电电源应能提供足够的功率。
控制线的输入是一个宽度可调的周期性方波脉冲信号，方波脉冲信号的周期为20ms(即频率为50Hz)。
当方波的脉冲宽度改变时，舵机转轴的角度发生改变，角度变化与脉冲宽度的变化成正比。
某型舵机的输出轴转角与输入信号的脉冲宽度之间的关系可用围3来表示。
二、数码舵机VS模拟舵机数码舵机比传统的模拟舵机，在工作方式上有一些优点，但是这些优点也同时带来了一些缺点。
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M G996R舵机控制
MG996R舵机控制方法
红：+5v，棕：GND，黄：信号
基于单片机的舵机控制方法具有简单、精度高、成本低、体积小的特点，并可根据不同的舵机数量加以灵活应用。
在机器人机电控制系统中，舵机控制效果是性能的重要影响因素。
舵机可以在微机电系统和航模中作为基本的输出执行机构，其简单的控制和输出使得单片机系统非常容易与之接口。
舵机是一种位置伺服的驱动器，适用于那些需要角度不断变化并可以保持的控制系统。
其工作原理是：控制信号由接收机的通道进入信号调制芯片，获得直流偏置电压。
它内部有一个基准电路，产生周期为20ms，宽度为1.5ms的基准信号，将获得的直流偏置电压与电位器的电压比较，获得电压差输出。
最后，电压差的正负输出到电机驱动芯片决定电机的正反转。
当电机转速一定时，通过级联减速齿轮带动电位器旋转，使得电压差为0，电机停止转动。
图1舵机的控制要求
舵机的控制信号是PWM信号，利用占空比的变化改变舵机的位置。
一般舵机的控制要求如图1所示。
单片机实现舵机转角控制
可以使用FPGA、模拟电路、单片机来产生舵机的控制信号，但FPGA成本高且电路复杂。
对于脉宽调制信号的脉宽变换，常用的一种方法是采用调制信号获取有源滤波后的直流电压，但是需要50Hz(周期是20ms)的信号，这对运放器件的选择有较高要求，从电路体积和功耗考虑也不易采用。
5mV以上的控制电压的变化就会引起舵机的抖动，对于机载的测控系统而言，电源和其他器件的信号噪声都远大于5mV，所以滤波电路的精度难以达到舵机的控制精度要求。
也可以用单片机作为舵机的控制单元，使PWM信号的脉冲宽度实现微秒级的变化，从而提高舵机的转角精度。
单片机完成控制算法，再将计算结果转化为PWM信号输出到舵机，由于单片机系统是一个数字系统，其控制信号的变化完全依靠硬件计数，所以受外界干扰较小，整个系统工作可靠。
单片机系统实现对舵机输出转角的控制，必须首先完成两个任务：首先是产生基本的PWM周期信号，本设计是产生20ms的周期信号；其次是脉宽的调整，即单片机模拟PWM信号的输出，并且调整占空比。
当系统中只需要实现一个舵机的控制，采用的控制方式是改变单片机的一个定时器中断的初值，将20ms分为两次中断执行，一次短定时中断和一次长定
时中断。
这样既节省了硬件电路，也减少了软件开销，控制系统工作效率和控制精度都很高。
具体的设计过程：例如想让舵机转向左极限的角度，它的正脉冲为2ms，则负脉冲为20ms-2ms=18ms，所以开始时在控制口发送高电平，然后设置定时器在2ms后发生中断，中断发生后，在中断程序里将控制口改为低电平，并将中断时间改为18ms，再过18ms进入下一次定时中断，再将控制口改为高电平，并将定时器初值改为2ms，等待下次中断到来，如此往复实现PWM信号输出到舵机。
用修改定时器中断初值的方法巧妙形成了脉冲信号，调整时间段的宽度便可使伺服机灵活运动。
为保证软件在定时中断里采集其他信号，并且使发生PWM信号的程序不影响中断程序的运行(如果这些程序所占用时间过长，有可能会发生中断程序还未结束，下次中断又到来的后果)，所以需要将采集信号的函数放在长定时中断过程中执行，也就是说每经过两次中断执行一次这些程序，执行的周期还是
20ms。
软件流程如图2所示。
如图2产生PWM信号的软件流程
如果系统中需要控制几个舵机的准确转动，可以用单片机和计数器进行脉冲计数产生PWM信号。
脉冲计数可以利用51单片机的内部计数器来实现，但是从软件系统的稳定性和程序结构的合理性看，宜使用外部的计数器，还可以提高CPU的工作效率。
实验后从精度上考虑，对于FUTABA系列的接收机，当采用1MHz的外部晶振时，其控制电压幅值的变化为0.6mV，而且不会出现误差积累，可以满足控制舵机的要求。
最后考虑数字系统的离散误差，经估算误差的范围在±0.3%内，所以采用单片机和8253、8254这样的计数器芯片的PWM信号产生电路是可
靠的。
图3是硬件连接图。
图3PWA信号的计数和输出电路
基于8253产生PWM信号的程序主要包括三方面内容：一是定义8253寄存器的地址，二是控制字的写入，三是数据的写入。
软件流程如图4所示，具体代码如下。
//关键程序及注释：
//定时器T0中断，向8253发送控制字和数据
void T0Int() interrupt 1
{
TH0 = 0xB1;
TL0 = 0xE0; //20ms的时钟基准
//先写入控制字，再写入计数值
SERVO0 = 0x30; //选择计数器0，写入控制字
PWM0 = BUF0L; //先写低，后写高
PWM0 = BUF0H;
SERVO1 = 0x70; //选择计数器1，写入控制字
PWM1 = BUF1L;
PWM1 = BUF1H;
SERVO2 = 0xB0; //选择计数器2，写入控制字
PWM2 = BUF2L;
PWM2 = BUF2H;
}
图4基于8253产生PWA信号的软件流程
当系统的主要工作任务就是控制多舵机的工作，并且使用的舵机工作周期均为20ms时，要求硬件产生的多路PWM波的周期也相同。
使用51单片机的内部定时器产生脉冲计数，一般工作正脉冲宽度小于周期的1/8，这样可以在1个周期内分时启动各路PWM波的上升沿，再利用定时器中断T0确定各路PWM波的输出宽度，定时器中断T1控制20ms的基准时间。
第1次定时器中断T0按20ms的 1/8设置初值，并设置输出I/O口，第1次T0定时中断响应后，将当前输出I/O口对应的引脚输出置高电平，设置该路输出正脉冲宽度，并启动第2次定时器中断，输出I/O口指向下一个输出
口。
第2次定时器定时时间结束后，将当前输出引脚置低电平，设置此中断周期为20ms的1/8减去正脉冲的时间，此路PWM信号在该周期中输出完毕，往复输出。
在每次循环的第16次(2×8=16)中断实行关定时中断T0的操作，最后就可以实现8路舵机控制信号的输出。
也可以采用外部计数器进行多路舵机的控制，但是因为常见的8253、8254芯片都只有3个计数器，所以当系统需要产生多路PWM信号时，使用上述方法可以减少电路，降低成本，也可以达到较高的精度。
调试时注意到由于程序中脉冲宽度的调整是靠调整定时器的初值，中断程序也被分成了8个状态周期，并且需要严格的周期循环，而且运行其他中断程序代码的时间需要严格把握。
在实际应用中，采用51单片机简单方便地实现了舵机控制需要的PWM信号。
对机器人舵机控制的测试表明，舵机控制系统工作稳定，PWM占空比
(0.5～2.5ms 的正脉冲宽度)和舵机的转角(-90°～90°)线性度较好。
控制信号由接收机的通道进入信号调制芯片，获得直流偏置电压。
它内部有一个基准电路，产生周期为20ms，宽度为1.5ms的基准信号，将获得的直流偏置电压与电位器的电压比较，获得电压差输出。
最后，电压差的正负输出到电机驱动芯片决定电机的正反转。
当电机转速一定时，通过级联减速齿轮带动电位器旋转，使得电压差为0，电机停止转动。
精品文档
舵机的控制一般需要一个20ms左右的时基脉冲，该脉冲的高电平部分一般为0.5ms-2.5ms范围内的角度控制脉冲部分，总间隔为2ms。
以180度角度伺服为例，那么对应的控制关系是这样的：
0.5ms--------------0度；
1.0ms------------45度；
1.5ms------------90度；
2.0ms-----------135度；
2.5ms-----------180度；
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