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舵机工作原理与控制方法

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用于控制机械装置的电机,它可以通过控制信号进行位置或角度的精确控制。

在舵机的工作原理和控制方法中,主要涉及到电机、反馈、控制电路和控制信号四个方面。

一、舵机的工作原理舵机的核心部件是一种称为可变电容的设备,它可以根据控制信号的波形来改变电容的值。

舵机可分为模拟式和数字式两种类型。

以下是模拟式舵机的工作原理:1.内部结构:模拟式舵机由电机、测速电路、可变电容和驱动电路组成。

2.基准电压:舵机工作时,系统会提供一个用于参考的基准电压。

3.控制信号:通过控制信号的波形的上升沿和下降沿来确定舵机的角度。

4.反馈:舵机内部的测速电路用于检测当前位置,从而实现位置的精确控制。

5.驱动电路:根据测速电路的反馈信号来控制电机的转动方向和速度,从而实现角度的调整。

二、舵机的控制方法舵机的控制方法一般采用脉冲宽度调制(PWM)信号来实现位置或角度的控制。

以下是舵机的两种常见控制方法:1.脉宽控制(PWM):舵机的控制信号是通过控制信号的脉冲宽度来实现的。

通常情况下,舵机的控制信号由一系列周期为20毫秒(ms)的脉冲组成,脉冲的高电平部分的宽度决定了舵机的位置或角度。

典型的舵机控制信号范围是1ms到2ms,其中1ms对应一个极限位置,2ms对应另一个极限位置,1.5ms对应中立位置。

2.串行总线(如I2C或串行通信):一些舵机还支持通过串行总线进行控制,这些舵机通常具有内置的电路来解码接收到的串行信号,并驱动电机转动到相应的位置。

这种控制方法可以实现多个舵机的同时控制,并且可以在不同的控制器之间进行通信。

三、舵机的控制电路与控制信号1.控制电路:舵机的控制电路通常由微控制器(如Arduino)、驱动电路和电源组成。

微控制器用于生成控制信号,驱动电路用于放大和处理控制信号,电源则为舵机提供所需的电能。

2.控制信号的生成:控制信号可以通过软件或硬件生成。

用于舵机的软件库通常提供一个函数来方便地生成适当的控制信号。

舵机的工作原理

舵机的工作原理

舵机的工作原理舵机是一种常见的电机控制装置,广泛应用于机器人、无人机、模型飞机等领域。

它通过控制电机的转动来实现精确的角度调整,使得被控制的机械部件能够按照预定的角度运动。

本文将详细介绍舵机的工作原理及其组成部分。

一、舵机的组成部分舵机主要由电机、减速器、控制电路和反馈装置组成。

1. 电机:舵机通常采用直流电机作为驱动源。

电机的特点是转速高、转矩大,能够提供足够的动力来驱动被控制的机械部件。

2. 减速器:舵机中的减速器主要用于减小电机的转速,增加输出的扭矩。

减速器通常采用齿轮传动的方式,通过不同大小的齿轮组合来实现减速。

3. 控制电路:控制电路是舵机的核心部分,它接收来自外部的控制信号,并根据信号的大小和方向来控制电机的转动。

控制电路通常由芯片、电容、电阻等元件组成。

4. 反馈装置:舵机的反馈装置主要用于检测输出轴的实际位置,并将其反馈给控制电路。

常见的反馈装置有光电编码器、霍尔传感器等。

二、舵机的工作原理可以简单概括为:接收控制信号→控制电路处理信号→驱动电机转动→输出轴运动。

1. 接收控制信号:舵机通常通过三线接口与外部设备连接,其中一条线用于接收控制信号。

控制信号通常是一个脉冲宽度调制(PWM)信号,脉冲的高电平时间决定了舵机输出轴的位置。

2. 控制电路处理信号:控制电路接收到控制信号后,会根据信号的高电平时间来判断输出轴应该转动到哪个位置。

控制电路会将输入信号与反馈信号进行比较,通过调整电机的转速和方向来使输出轴移动到目标位置。

3. 驱动电机转动:控制电路根据控制信号的大小和方向来控制电机的转动。

电机通过减速器传递转动力矩到输出轴,从而使输出轴按照预定的角度运动。

4. 输出轴运动:输出轴的运动受到驱动电机的控制,它会根据控制信号的变化而改变位置。

输出轴的位置通过反馈装置检测,并实时反馈给控制电路,以便进行修正。

三、舵机的工作特点舵机具有以下几个工作特点:1. 精确控制:舵机能够实现精确的角度控制,通常可以达到0.1°的精度。

舵机的控制方式和工作原理介绍

舵机的控制方式和工作原理介绍

舵机的控制方式和工作原理介绍舵机是一种常见的电动执行元件,广泛应用于机器人、遥控车辆、模型飞机等领域。

它通过电信号控制来改变输出轴的角度,实现精准的位置控制。

本文将介绍舵机的控制方式和工作原理。

一、舵机的结构和工作原理舵机的基本结构包括电机、减速装置、控制电路以及输出轴和舵盘。

电机驱动输出轴,减速装置减速并转动输出轴,而控制电路则根据输入信号来控制电机的转动或停止。

舵机的主要工作原理是通过PWM(脉宽调制)信号来控制。

PWM信号是一种周期性的方波信号,通过调整占空比即高电平的时间来控制舵机的位置。

通常情况下,舵机所需的控制信号频率为50Hz,即每秒50个周期,而高电平的脉宽则决定了输出轴的角度。

二、舵机的控制方式舵机的控制方式主要有模拟控制和数字控制两种。

1. 模拟控制模拟控制是指通过改变输入信号电压的大小,来控制舵机输出的角度。

传统的舵机多采用模拟控制方式。

在模拟控制中,通常将输入信号电压的范围设置在0V至5V之间,其中2.5V对应于舵机的中立位置(通常为90度)。

通过改变输入信号电压的大小,可以使舵机在90度以内左右摆动。

2. 数字控制数字控制是指通过数字信号(如脉宽调制信号)来控制舵机的位置。

数字控制方式多用于微控制器等数字系统中。

在数字控制中,舵机通过接收来自微控制器的PWM信号来转动到相应位置。

微控制器根据需要生成脉宽在0.5ms至2.5ms之间变化的PWM信号,通过改变脉宽的占空比,舵机可以在0度至180度的范围内进行精确的位置控制。

三、舵机的工作原理舵机的工作原理是利用直流电机的转动来驱动输出轴的运动。

当舵机接收到控制信号后,控制电路将信号转换为电机驱动所需的功率。

电机驱动输出轴旋转至对应的角度,实现精准的位置控制。

在舵机工作过程中,减速装置的作用非常重要。

减速装置可以将电机产生的高速旋转转换为较低速度的输出轴旋转,提供更大的扭矩输出。

这样可以保证舵机的运动平稳且具有较大的力量。

四、舵机的应用领域舵机以其精准的位置控制和力矩输出,广泛应用于各种领域。

舵机原理及控制

舵机原理及控制

舵机原理及控制舵机原理及控制第一章:引言舵机是一种用来控制机械设备运动的装置,广泛应用于航空、汽车、机器人等各个领域。

本章将介绍舵机的基本概念和其在实际应用中的重要性。

第二章:舵机工作原理2.1 舵机概述舵机是一种能够转动到特定角度的电机,其内部结构包括电机、减速机构和反馈控制系统。

舵机通过接收控制信号来控制转动角度,然后通过反馈控制系统使得舵机转动到目标位置。

2.2 舵机工作原理舵机的电机通过控制信号接收到电源,电机产生转动力矩,并通过减速机构将高速低扭的电机输出转化为低速高扭的输出。

同时,反馈控制系统监测舵机位置,并与目标位置进行比较,若有差异,则调整电机输出力矩,直到舵机转动到目标位置。

第三章:舵机控制方法3.1 PWM控制PWM(脉冲宽度调制)是一种常用的舵机控制方法。

通过调整脉冲信号的占空比,控制舵机转动的角度。

一般而言,脉冲信号周期为20ms,脉宽在0.5ms至2.5ms之间,其中1.5ms表示中立位置。

通过改变脉宽,可以将舵机转动到不同的角度。

3.2 PID控制PID(比例-积分-微分)是一种反馈控制方法,可用于舵机控制中的位置闭环控制。

PID控制通过比较目标位置与实际位置之间的差异,计算出控制器的输出值。

比例项决定控制器的输出与误差之间的线性关系,积分项和微分项则用于消除稳态误差和防止控制器过冲。

第四章:舵机在实际应用中的案例分析4.1 航空领域舵机广泛应用于飞机和其他飞行器的操纵系统中。

通过控制舵面的运动,可以实现飞行器的方向调整和姿态稳定。

4.2 汽车领域在汽车行业中,舵机被应用于转向系统中。

通过控制舵机转动到不同角度,实现车辆的方向转向。

4.3 机器人领域舵机是机器人运动的重要部件。

通过控制舵机的转动,可以使机器人的各个关节运动,实现复杂的动作。

在以上几个实际应用的案例中,舵机的原理和控制方法起到了至关重要的作用,使得舵机在现代技术中具有广泛的应用前景。

综上所述,舵机是一种用来控制机械设备运动的装置,其工作原理包括电机、减速机构和反馈控制系统。

舵机的工作原理

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机控制装置,广泛应用于机器人、遥控模型、航空模型等领域。

它的工作原理是通过接收控制信号,控制电机的转动角度,从而实现精确的位置控制。

本文将详细介绍舵机的工作原理。

一、电机驱动部分1.1 电机类型舵机常用的电机类型有直流电机和步进电机。

直流电机具有转速高、输出扭矩大的特点,适用于需要快速响应和高扭矩输出的应用场景。

而步进电机则具有精确控制位置的能力,适用于需要高精度定位的场合。

1.2 电机驱动电路舵机的电机驱动电路通常由电机驱动芯片和功率放大器组成。

电机驱动芯片负责接收控制信号,并将其转化为电机的转动角度。

功率放大器则负责驱动电机,提供足够的电流和电压,以确保电机能够正常工作。

1.3 控制信号舵机的控制信号通常采用脉冲宽度调制(PWM)信号。

控制信号的脉冲宽度决定了舵机的转动角度,通常以周期为20ms的方波信号为基准,通过改变高电平的脉冲宽度来控制舵机的位置。

二、反馈传感器部分2.1 位置反馈舵机通常内置有位置反馈传感器,用于实时监测电机的转动角度。

位置反馈传感器可以是光电编码器、霍尔传感器等,通过检测转子的位置变化来反馈给控制系统,以实现闭环控制。

2.2 电流反馈除了位置反馈外,舵机还可以通过电流传感器来实现电流反馈。

电流反馈可以监测电机的负载情况,以避免过载或过电流的情况发生,并保护舵机的安全运行。

2.3 温度反馈舵机还可以通过温度传感器来实现温度反馈。

温度反馈可以监测舵机的工作温度,一旦温度过高,就可以及时采取措施进行散热或降低负载,以保护舵机的正常运行。

三、控制算法部分3.1 位置控制算法舵机的位置控制算法通常采用PID控制算法。

PID控制算法通过不断调整舵机的控制信号,使得实际位置与目标位置之间的误差最小化,从而实现精确的位置控制。

3.2 速度控制算法除了位置控制外,舵机还可以实现速度控制。

速度控制算法通常基于位置控制算法的基础上,通过对位置误差的微分来计算速度指令,从而实现对舵机转速的控制。

舵机速度控制原理

舵机速度控制原理

舵机速度控制原理一、简介舵机是一种常见的电机装置,用于控制机器人或其他设备的角度或位置。

舵机速度控制是指调节舵机旋转的速度,使其能够按照预定的速度进行移动。

本文将深入探讨舵机速度控制的原理及相关知识。

二、舵机基本原理舵机的基本原理是通过提供电流来驱动电机转动,同时通过电子电路控制电机的角度。

舵机通常由一个电机、一个位置传感器和一个电子电路组成。

当电流通过电机时,电机开始旋转。

位置传感器会监测电机的角度,并将这一信息传输给电子电路。

电子电路会根据接收到的角度信号,控制电机的转动,使其停留在特定的位置。

三、舵机速度控制原理舵机速度控制是在舵机基本原理的基础上,通过控制电机旋转的速度来实现的。

下面将介绍舵机速度控制的原理和实现方法。

1. PWM信号控制舵机速度的控制是通过改变PWM信号来实现的。

PWM即脉宽调制信号,它的工作原理是通过改变信号的脉冲宽度来控制电机的转速。

舵机所接收的PWM信号通常是一个周期为20ms的方波信号,脉冲宽度在0.5ms到2.5ms之间,其中1.5ms为中间位置。

脉冲宽度越大,舵机转动的角度也越大,速度也就越快。

2. 舵机控制电路为了实现舵机的速度控制,需要添加一个舵机控制电路。

舵机控制电路通常由微控制器、驱动电路和PWM信号发生器组成。

微控制器负责接收输入的速度指令,并将其转换成相应的PWM信号。

驱动电路负责放大电流并驱动电机转动。

PWM信号发生器则用于生成PWM信号,并将其发送给舵机。

3. 控制算法舵机速度控制的实现还需要控制算法的支持。

常见的控制算法有以下几种:•开环控制:根据速度指令直接控制PWM信号的脉冲宽度。

这种方法简单但不够准确,容易受到外界干扰而导致误差增大。

•闭环控制:根据速度指令和实际转速的差异,通过调整PWM信号来控制舵机的速度。

闭环控制能够更精确地控制舵机的速度,但需要额外的位置传感器来监测实际转速。

•PID控制:PID控制是一种常用的闭环控制算法,通过比较实际转速和目标转速的差异,计算出一个修正量,再通过调整PWM信号的脉冲宽度来控制舵机的速度。

舵机的工作原理

舵机的工作原理

舵机的工作原理引言概述:舵机是一种常见的控制装置,广泛应用于机器人、遥控模型、无人机等领域。

它通过接收控制信号来实现精确的角度控制,具有快速响应和高精度的特点。

本文将详细介绍舵机的工作原理,包括信号解析、电机驱动、反馈控制等方面。

一、信号解析1.1 脉冲宽度调制(PWM)舵机接收的控制信号是一种脉冲宽度调制信号(PWM)。

脉冲的周期通常为20毫秒,高电平的脉冲宽度决定了舵机的角度位置。

通常,1.5毫秒的脉冲宽度对应舵机的中立位置,较短的脉冲宽度使舵机转到一侧,较长的脉冲宽度使舵机转到另一侧。

1.2 控制信号解码舵机内部的电路会解析接收到的控制信号。

首先,它会将脉冲信号进行整形和增益放大,然后通过一个比较器将脉冲信号转换为数字信号。

接着,舵机会将数字信号与一个内部的角度表进行比较,以确定舵机应该转到哪个角度位置。

1.3 信号频率舵机还可以通过控制信号的频率来判断是否处于异常工作状态。

通常,合法的控制信号频率为50赫兹,如果接收到的频率超出了合法范围,舵机会进入错误状态或保护状态。

二、电机驱动2.1 直流电机舵机内部通常采用直流电机来实现角度调节。

直流电机由一个电枢和一个永磁体组成,电枢通过电流控制来产生转矩。

舵机内部的驱动电路可以根据控制信号的大小和方向,控制电流的流向和大小,从而驱动电机转动到指定的角度位置。

2.2 驱动电路舵机的驱动电路通常由一个H桥电路组成。

H桥电路可以实现电流的正反向控制,从而控制电机的转向。

通过改变电流的方向和大小,舵机可以根据控制信号精确地调整到指定的角度位置。

2.3 电机驱动的注意事项在实际应用中,为了保护电机和延长舵机的寿命,需要注意控制信号的合理范围和频率。

过大的电流或频繁的启停会导致电机过热或损坏,因此需要根据舵机的规格和工作要求来选择合适的控制信号。

三、反馈控制3.1 位置反馈为了提高舵机的精度和稳定性,一些高级舵机还配备了位置反馈装置。

位置反馈装置可以实时监测舵机的角度位置,并将实际位置与控制信号要求的位置进行比较。

舵机工作原理与控制方法

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。

2.位置控制方法位置控制方法是根据控制信号的数值来控制舵机的位置或角度。

与脉宽控制方法不同,位置控制方法需要对控制信号进行数字信号处理。

数值范围一般为0-1023或0-4095,对应着舵机的最左和最右位置。

舵机的工作原理

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,包括电机原理、反馈控制原理、位置控制原理、信号控制原理和工作模式。

一、电机原理:1.1 电机类型:舵机通常采用直流电机作为驱动源,常见的有核心式电机和无核心式电机两种类型。

1.2 电机结构:核心式电机由电枢、永磁体和电刷组成,无核心式电机则是通过电磁感应原理实现转动。

1.3 电机工作原理:舵机的电机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电机的电流,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。

五、工作模式:5.1 位置模式:舵机可以在位置模式下工作,根据控制信号的脉宽来实现精确的角度控制。

5.2 速度模式:舵机还可以在速度模式下工作,根据控制信号的脉宽来实现转速的控制。

5.3 扭矩模式:舵机在扭矩模式下工作时,根据控制信号的脉宽来实现扭矩的控制,可以用于对外力的响应。

舵机速度控制原理

舵机速度控制原理

舵机速度控制原理舵机是一种常见的电机,主要用于控制机器人、模型船、飞机等设备的运动。

舵机速度控制是控制舵机转动速度的一种技术,可以实现精确的运动控制。

本文将详细介绍舵机速度控制原理。

一、舵机基础知识1. 舵机结构舵机由电机、减速器、位置反馈装置、控制电路和输出轴组成。

其中,电机通过减速器将高速旋转转换为低速高扭矩输出,位置反馈装置可以测量输出轴位置,并将其反馈给控制电路,从而实现精确的位置控制。

2. 舵机工作原理当输入PWM信号时,舵机会根据信号占空比来确定输出轴的位置。

PWM信号周期一般为20ms,占空比范围为0-100%。

当占空比为0%时,输出轴处于最左侧;当占空比为50%时,输出轴处于中心位置;当占空比为100%时,输出轴处于最右侧。

二、舵机速度控制原理1. PWM信号频率与周期PWM信号频率指每秒钟PWM信号重复出现的次数。

PWM信号周期指PWM信号一次完整的周期所需要的时间。

一般来说,PWM信号频率越高,控制精度越高,但同时也会增加计算负担和电路复杂度。

PWM信号周期越短,输出轴转动速度就越快。

2. 舵机速度控制方法舵机速度控制可以通过改变PWM信号占空比来实现。

当占空比较小时,输出轴转动速度较慢;当占空比较大时,输出轴转动速度较快。

因此,可以通过改变PWM信号占空比的大小来控制舵机的转动速度。

3. 舵机加减速控制方法为了实现更加精确的运动控制,可以采用舵机加减速控制方法。

该方法主要分为两个阶段:加速阶段和匀速阶段。

在加速阶段中,PWM信号占空比逐渐增大,输出轴转动速度逐渐增快;在匀速阶段中,PWM信号占空比保持不变,输出轴转动速度保持恒定。

当需要停止时,则采用减速阶段,在该阶段中PWM信号占空比逐渐减小,输出轴转动速度逐渐减慢,直到停止。

三、舵机速度控制电路设计1. 舵机速度控制电路原理图舵机速度控制电路主要由PWM信号发生器、加减速电路、H桥驱动电路和舵机组成。

其中,PWM信号发生器用于产生PWM信号;加减速电路用于实现舵机加减速控制;H桥驱动电路用于控制输出轴的转向;舵机则是被控制的对象。

舵机控制原理

舵机控制原理

舵机控制原理舵机是一种常见的电机驱动装置,广泛应用于遥控模型、机器人、航空航天等领域,其控制原理是通过输入控制信号来控制舵机的角度位置,从而实现对舵机的精准控制。

本文将从舵机的工作原理、控制信号、驱动电路等方面进行详细介绍,帮助读者更好地理解舵机控制原理。

舵机的工作原理主要是利用电机和位置反馈装置共同实现对舵机角度的精确控制。

舵机内部通常包含电机、减速器、位置反馈装置和控制电路等部件。

当控制信号输入到舵机时,控制电路会根据信号的脉冲宽度来确定舵机的目标位置,然后通过驱动电路驱动电机转动,位置反馈装置会不断监测舵机的实际位置,并将反馈信息传递给控制电路,以便实时调整电机的转动,最终使舵机达到目标位置。

控制信号是舵机控制的关键,一般采用PWM(脉冲宽度调制)信号来控制舵机的角度。

PWM信号的周期通常为20ms,脉冲宽度在0.5ms到2.5ms之间,其中1.5ms对应舵机的中立位置,0.5ms对应最小角度,2.5ms对应最大角度。

通过改变脉冲宽度,可以精确地控制舵机的角度位置,实现各种运动控制。

驱动电路是舵机控制的另一个重要组成部分,它通常由电机驱动器和电源组成。

电机驱动器负责将控制信号转换为电机驱动信号,控制电机的转速和方向;电源则为舵机提供工作所需的电能。

在实际应用中,驱动电路的设计对舵机的性能和稳定性有着重要影响,合理的驱动电路设计可以提高舵机的控制精度和响应速度。

除了上述基本原理外,舵机的控制还涉及到PID控制、反馈控制、开环控制等技术。

PID控制是一种常用的控制算法,通过比例、积分、微分三个部分的组合来实现对舵机的精确控制;反馈控制则是利用位置反馈装置的信息来调整控制信号,使舵机的位置更加稳定;而开环控制则是直接根据输入信号来控制舵机,不考虑实际位置反馈,适用于一些简单的控制场景。

综上所述,舵机控制原理涉及到电机驱动、控制信号、驱动电路等多个方面,通过合理的设计和控制算法可以实现对舵机的精确控制。

舵机的工作原理

舵机的工作原理

舵机的工作原理舵机是一种常见的控制装置,广泛应用于机器人、无人机、模型飞机等领域。

它能够根据输入的控制信号,精确地控制输出轴的位置或角度。

本文将详细介绍舵机的工作原理,包括舵机的构造、工作方式、控制原理以及常见的舵机类型。

一、舵机的构造舵机主要由电机、减速机构、位置反馈装置和控制电路组成。

1. 电机:舵机通常采用直流无刷电机(BLDC)或直流有刷电机(DC)作为驱动力源。

这些电机具有高转速、高扭矩和高效率的特点,能够提供足够的动力来驱动输出轴的运动。

2. 减速机构:舵机的输出轴通常需要具备较大的扭矩和较低的转速,因此减速机构被用来减小电机输出的转速,并增加输出轴的扭矩。

减速机构通常由齿轮、传动杆和轴承等构件组成。

3. 位置反馈装置:为了实现精确的位置控制,舵机通常配备了位置反馈装置。

位置反馈装置可以是光电编码器、霍尔传感器或磁编码器等,用于监测输出轴的位置并反馈给控制电路。

4. 控制电路:舵机的控制电路负责接收输入的控制信号,并根据信号的大小和方向来控制电机的转动。

控制电路通常由微控制器或专用的控制芯片组成,能够实现精确的位置控制和速度控制。

二、舵机的工作方式舵机的工作方式可以分为开环控制和闭环控制两种。

1. 开环控制:开环控制是指舵机根据输入的控制信号直接控制电机的转动。

在开环控制中,舵机不会对输出轴的位置进行反馈,因此无法实现精确的位置控制。

开环控制适用于一些简单的应用场景,如模型飞机的舵机控制。

2. 闭环控制:闭环控制是指舵机通过位置反馈装置对输出轴的位置进行监测,并根据反馈信号来调整电机的转动。

闭环控制能够实现精确的位置控制,适用于需要高精度控制的应用场景,如机器人的关节控制。

三、舵机的控制原理舵机的控制原理主要包括脉宽调制(PWM)信号和位置反馈控制。

1. 脉宽调制信号:舵机接收的控制信号通常是一种脉宽调制信号,即脉冲的宽度来表示控制信号的大小和方向。

通常情况下,舵机接收一个周期为20毫秒的脉冲信号,脉冲宽度的范围一般在1毫秒到2毫秒之间。

舵机的工作原理

舵机的工作原理

舵机的工作原理舵机是一种常见的电机控制设备,它在各种电子设备中起着重要的作用。

舵机的工作原理是通过电信号控制舵机内部的电机,使其能够精确地旋转到特定的角度。

本文将详细介绍舵机的工作原理,帮助读者更好地理解这一电机控制设备。

一、舵机的基本结构1.1 电机部分:舵机内部包含一个直流电机,通过电流控制电机的转动。

1.2 减速器:舵机中还包含一个减速器,可以将电机的高速旋转转换为舵机臂的缓慢移动。

1.3 反馈装置:舵机还配备了一个反馈装置,可以实时监测舵机的位置,确保舵机能够准确旋转到指定位置。

二、舵机的工作原理2.1 电信号输入:当接收到控制信号时,舵机内部的控制电路会解析信号,并将其转换为电流信号。

2.2 电机驱动:电流信号通过舵机内部的电机,驱动电机旋转。

2.3 位置反馈:舵机内部的反馈装置会实时监测舵机的位置,并将反馈信息传递给控制电路,确保舵机旋转到指定位置。

三、舵机的控制方式3.1 PWM控制:舵机常用的控制方式是PWM(脉宽调制)控制,通过改变PWM信号的占空比,可以实现舵机的精确控制。

3.2 位置控制:舵机可以根据控制信号的不同,精确地旋转到指定的角度位置。

3.3 速度控制:通过控制电流的大小,可以控制舵机的旋转速度,实现不同速度的旋转。

四、舵机的应用领域4.1 机器人领域:舵机在机器人的关节部分起着至关重要的作用,可以实现机器人的各种动作。

4.2 模型制作:舵机常用于模型制作中,可以实现模型的各种动态效果。

4.3 工业自动化:舵机在工业自动化领域也有广泛的应用,可以实现各种精确的控制任务。

五、舵机的优缺点5.1 优点:舵机具有精确的控制能力,可以实现精准的位置控制;结构简单,易于安装和使用。

5.2 缺点:舵机的成本较高,且在高负载情况下容易受损;响应速度相对较慢。

综上所述,舵机是一种常见的电机控制设备,通过电信号控制电机旋转到指定位置。

舵机的工作原理包括基本结构、工作原理、控制方式、应用领域和优缺点等方面,希望本文能够帮助读者更好地理解舵机的工作原理。

舵机控制原理

舵机控制原理

舵机控制原理
舵机控制原理是通过控制电信号来改变舵机的角度。

舵机是一种能够自动转动到指定角度的电机。

它由电机、传感器和控制电路组成。

控制电路接收到输入的控制信号后,会根据信号的特定脉冲宽度来确定舵机应该转动到的角度。

舵机通常通过三根线与控制电路相连,分别是电源线(VCC)、地线(GND)和控制信
号线(Signal)。

电源线供应电压,地线提供电路的参考电位,控制信号线则传输控制信号。

舵机内部的控制电路会将接收到的控制信号转换为电机驱动信号。

这个驱动信号会通过电机驱动电路来控制电机的转动。

电机驱动电路通过变换电压的极性和频率,使电机转动到预定的角度位置。

换言之,根据控制信号的脉冲宽度,舵机内部的控制电路可以判读出期望的角度位置,然后驱动电机转动到相应的角度。

通常来说,舵机的转动范围是0度到180度。

需要注意的是,不同类型的舵机有不同的控制信号规范,例如有的舵机使用PWM(脉冲宽度调制)信号控制,而有的舵机
使用PPM(脉冲位置调制)信号控制。

因此,在使用舵机时,需要根据具体的舵机型号和规格来选择合适的控制信号。

总结:舵机控制原理是通过控制电信号的脉冲宽度来驱动电机转动到预定的角度。

控制信号会被舵机内部的控制电路解析,
并转换为电机驱动信号,通过驱动电机使舵机转动到特定的角度位置。

舵机的工作原理

舵机的工作原理

舵机的工作原理舵机是一种常见的电机控制装置,广泛应用于机器人、无人机、航模等领域。

它的主要功能是控制机械装置的角度或位置,使其按照预定的路径运动。

本文将详细介绍舵机的工作原理,包括舵机的构造、工作原理、控制信号以及常见问题解决方法。

一、舵机的构造舵机主要由电机、减速器、位置反馈装置和控制电路组成。

1. 电机:舵机采用直流电机或无刷电机作为驱动力源。

直流电机通常由电刷和电枢组成,通过电流和磁场相互作用产生转矩。

无刷电机则通过电子控制器控制电流和磁场来产生转矩。

2. 减速器:舵机的电机输出轴通过减速器与舵机的输出轴相连,减速器主要用于降低电机的转速并增加输出的扭矩。

常见的减速器类型有齿轮减速器和行星减速器。

3. 位置反馈装置:舵机的位置反馈装置用于测量舵机输出轴的角度或位置,并将其反馈给控制电路。

常见的位置反馈装置有旋转电位器、霍尔传感器和光电编码器等。

4. 控制电路:舵机的控制电路根据输入的控制信号,通过控制电机的电流和方向来控制舵机输出轴的角度或位置。

控制电路通常由微控制器或专用的舵机控制芯片组成。

二、舵机的工作原理舵机的工作原理可以简单分为两个阶段:位置检测和位置控制。

1. 位置检测:舵机的位置检测是通过位置反馈装置实现的。

当舵机接收到控制信号后,控制电路会将电流传递给电机,驱动电机旋转。

同时,位置反馈装置会不断监测输出轴的角度或位置,并将其反馈给控制电路。

2. 位置控制:控制电路根据位置反馈装置的反馈信号,与输入的控制信号进行比较,计算出误差值。

然后,控制电路会根据误差值调整电机的电流和方向,使输出轴逐渐接近目标位置。

当输出轴达到目标位置时,控制电路会停止调整电流,舵机保持在目标位置。

三、舵机的控制信号舵机的控制信号通常是一个脉冲宽度调制(PWM)信号。

PWM信号的周期一般为20毫秒,其中高电平的脉冲宽度决定了舵机的角度或位置。

舵机的控制信号一般具有以下特点:1. 脉冲周期:舵机的控制信号周期一般为20毫秒,即每个脉冲的时间间隔为20毫秒。

详细的舵机控制原理资料

详细的舵机控制原理资料
(1)当其未转到目标位置时,将全速向目标位置转动。 (2)当其到达目标位置时,将自动保持该位置。 所以对于数字舵机而言,PWM 信号提供的是目标位置,跟踪运动要靠舵机本身。 (3)像 HG0680 这样的模拟舵机需要时刻供给 PWM 信号,舵机自己不能锁定目标位置。 所以我们的控制系统是一个目标规划系统。
0.5ms-2.5ms 0.5ms-30ms
舵机角度= 0.74×N PWM = 0.5 + N×DIV;(DIV=8us)
角度
0
45
90
135
180
N
0
3E
7D
BB
FA
PWM
0.5ms
1ms
1.5ms
2ms
2.5ms
3 / 15
3

(2)HG14-M 舵机的运动协议
舵机的转动方向为:
逆时针为正转
Φ
共 185 度,分为 250 个位置,每个位置叫 1DIV。
则:185÷250 = 0.74 度 / DIV
PWM 上升沿函数: 0.5mS + N×DIV 0uS ≤ N×DIV ≤ 2mS
0.5mS ≤ 0.5Ms+N×DIV ≤ 2.5mS
2 / 15
2
二.单舵机拖动及调速算法
1.舵机为随动机构
Φ对应 N 值 N=#00H,Φ=0 度 N=#F5H,Φ=180 度
1 ≤ N ≤ 245
运动时可以外接较大的转动负载,舵机输出扭矩较大,而且抗抖动性很好,电位器的线 性度较高,达到极限位置时也不会偏离目标。
4 / 15
4
2.目标规划系统的特征
(1)舵机的追随特性
角度
△ф фA

舵机的工作原理

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。

4.2 航模:舵机用于控制航模的翼面、尾翼等部件,实现飞行姿态的调整。

4.3 车模:舵机用于控制车模的转向和油门,实现车辆的前进、后退和转向。

总结:舵机作为一种常见的电动执行器,通过接收控制信号和位置反馈,实现对输出轴角度位置的精确控制。

它具备高精度、高输出力矩和快速响应的特点,在机器人、航模、车模等领域有着广泛的应用。

舵机的工作原理

舵机的工作原理

舵机的工作原理舵机是一种常见的电动机械装置,广泛应用于机械控制系统中,用于控制船舶、飞机、机器人等设备的方向或位置。

舵机的工作原理是通过接收控制信号,将电能转化为机械运动,从而实现对舵机输出轴位置的控制。

舵机主要由电机、减速机、位置反馈装置和控制电路组成。

下面将详细介绍舵机的工作原理。

1. 电机部分:舵机的电机通常采用直流无刷电机或步进电机。

电机通过电源供电,产生转矩,驱动舵机输出轴的运动。

电机的转速和转矩与输入电压的大小成正比,通过调节输入电压可以控制舵机的运动速度和力矩。

2. 减速机部分:舵机的减速机主要由齿轮组成,用于减小电机的转速并增加输出轴的转矩。

减速机的结构设计决定了舵机的输出轴的精度和可靠性。

常见的减速机类型包括行星齿轮、斜齿轮和蜗轮蜗杆等。

3. 位置反馈装置:舵机的位置反馈装置用于检测输出轴的位置,并将位置信息反馈给控制电路。

常见的位置反馈装置包括光电编码器、霍尔传感器和磁编码器等。

位置反馈装置可以提供准确的位置反馈信号,使得舵机能够精确控制输出轴的位置。

4. 控制电路:舵机的控制电路负责接收控制信号,并根据信号的大小和方向来控制电机的运动。

控制电路通常采用微控制器或专用的控制芯片,通过PWM(脉宽调制)信号来控制电机的转速和方向。

控制电路还可以根据位置反馈信号来实现闭环控制,提高舵机的运动精度和稳定性。

舵机的工作原理可以简单总结为:控制电路接收控制信号,根据信号的大小和方向来控制电机的运动,电机通过减速机驱动输出轴的运动,位置反馈装置检测输出轴的位置并将信息反馈给控制电路,控制电路根据位置反馈信号进行闭环控制,从而实现对舵机输出轴位置的精确控制。

舵机的工作原理使得它在许多应用中具有重要作用。

例如,在机器人中,舵机可以控制机械臂的运动;在航空航天领域,舵机可以控制飞机的方向;在模型制作中,舵机可以控制模型车辆的转向。

舵机的工作原理的深入理解对于设计和应用舵机都具有重要意义。

舵机的工作原理

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电机、减速器、控制电路和位置反馈装置组成。

1. 电机:舵机采用直流电机作为驱动源,常见的有核心电机和无核心电机两种类型。

核心电机结构简单、成本低,但响应速度较慢;无核心电机结构复杂、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电机的转速,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电机的转动方向和速度。

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,根据信号控制电机的转动,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,将信号转换为适合电机驱动的电压和电流。

3. 驱动电机转动:驱动电路根据控制信号的大小和方向,控制电机的转动。

当控制信号为中间位置时,电机不转动;当控制信号偏离中间位置时,电机以不同的速度和方向转动。

4. 位置反馈和闭环控制:舵机的位置反馈装置测量电机的实际角度和位置,并将信号反馈给控制器。

控制器根据反馈信号和控制信号之间的差异,调整驱动电机的转动,实现闭环控制,使舵机达到所需的角度和位置。

三、舵机的特点和应用舵机具有以下特点:1. 精确控制:舵机具有较高的控制精度,可以实现精确到小数度的角度控制。

舵机控制器原理

舵机控制器原理

舵机控制器原理舵机控制器原理第一章:引言舵机是一种常用于控制机械运动的装置,广泛应用于机器人、模型飞机、工业自动化等领域。

舵机控制器作为舵机控制的核心部件,承担着信号处理和驱动输出功能。

本章将介绍舵机的基本概念、工作原理以及舵机控制器在舵机控制中的作用。

第二章:舵机工作原理舵机是一种将电信号转化为运动的执行器。

通常由直流电机、功率驱动电路和位置反馈装置组成。

2.1 直流电机舵机中常用的直流电机是一种由电磁铁产生的转矩来驱动转动的电机。

通过电磁铁的磁场和永磁体之间的作用力,实现电能到机械能的转换。

2.2 位置反馈装置舵机的位置反馈装置主要用来检测舵机的角度,并将检测到的信息反馈给控制器。

目前常用的位置反馈装置主要有光电编码器、磁编码器等。

2.3 功率驱动电路舵机的功率驱动电路主要负责将信号处理后的控制信号转换为电流、电压等能够驱动电机的形式。

常用的功率驱动电路包括H桥驱动电路、驱动芯片等。

第三章:舵机控制器的工作原理舵机控制器是舵机控制的核心,其主要功能是接收外部控制信号并进行信号处理,然后输出对应的驱动信号给舵机。

舵机控制器的工作原理一般可以分为以下几个步骤:3.1 接收控制信号舵机控制器通过与系统中的控制设备(如遥控器、微控制器等)建立通信,接收外部的控制信号。

3.2 信号处理接收到的控制信号包括脉宽调制(PWM)信号等,舵机控制器需要对这些信号进行处理,提取出有效信息,并转换为合适的控制量。

3.3 控制算法舵机控制器根据处理后的信号通过控制算法来确定舵机的运动方式和目标位置,包括位置控制和速度控制等。

3.4 输出驱动信号控制器根据控制算法得到的控制量,通过功率驱动电路将驱动信号转换为电流或电压等形式,驱动舵机的运动。

第四章:舵机控制器的应用舵机控制器广泛应用于机器人、模型飞机、船舶、工业自动化等领域。

在机器人领域,舵机控制器能够实现机器人关节的运动控制;在模型飞机中,舵机控制器能够控制舵面的位置,实现飞机的姿态调整。

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目录一.舵机PWM信号介绍 (1)1.PWM信号的定义 (1)2.PWM信号控制精度制定 (2)二.单舵机拖动及调速算法 (3)1.舵机为随动机构 (3)(1)HG14-M舵机的位置控制方法 (3)(2)HG14-M舵机的运动协议 (4)2.目标规划系统的特征 (5)(1)舵机的追随特性 (5)(2)舵机ω值测定 (6)(3)舵机ω值计算 (6)(4)采用双摆试验验证 (6)3.DA V的定义 (7)4.DIV的定义 (7)5.单舵机调速算法 (8)(1)舵机转动时的极限下降沿PWM脉宽 (8)三.8舵机联动单周期PWM指令算法 (10)1.控制要求 (10)2.注意事项 (10)3.8路PWM信号发生算法解析 (11)4.N排序子程序RAM的制定 (12)5.N差子程序解析 (13)6.关于扫尾问题 (14)(1)提出扫尾的概念 (14)(2)扫尾值的计算 (14)一.舵机PWM 信号介绍1.PWM 信号的定义PWM 信号为脉宽调制信号,其特点在于他的上升沿与下降沿之间的时间宽度。

具体的时间宽窄协议参考下列讲述。

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。

目前,北京汉库的HG14-M 舵机可能是这个过渡时期的产物,它采用传统的PWM 协议,优缺点一目了然。

优点是已经产业化,成本低,旋转角度大(目前所生产的都可达到185度);缺点是控制比较复杂,毕竟采用PWM 格式。

但是它是一款数字型的舵机,其对PWM 信号的要求较低: (1) 不用随时接收指令,减少CPU 的疲劳程度;(2) 可以位置自锁、位置跟踪,这方面超越了普通的步进电机;其PWM 格式注意的几个要点:(1) 上升沿最少为0.5mS ,为0.5mS---2.5mS 之间;(2) HG14-M 数字舵机下降沿时间没要求,目前采用0.5Ms 就行;也就是说PWM 波形可以是一个周期1mS 的标准方波;(3) HG0680为塑料齿轮模拟舵机,其要求连续供给PWM 信号;它也可以输入一个周期为1mS 的标准方波,这时表现出来的跟随性能很好、很紧密。

图1-12.PWM 信号控制精度制定1 DIV = 8uS ; 250DIV=2mS 时基寄存器内的数值为:(#01H )01 ----(#0FAH )250。

共185度,分为250个位置,每个位置叫1DIV 。

则:185÷250 = 0.74度 / DIVPWM 上升沿函数: 0.5mS + N ×DIV0uS ≤ N ×DIV ≤ 2mS0.5mS ≤ 0.5Ms+N ×DIV ≤ 2.5mS图1-2我们采用的是8位AT89C52CPU ,其数据分辨率为256,那么经过舵机极限参数实验,得到应该将其划分为250份。

那么0.5mS---2.5Ms 的宽度为2mS = 2000uS 。

2000uS ÷250=8uS则:PWM 的控制精度为8us 我们可以以8uS 为单位递增控制舵机转动与定位。

舵机可以转动185度,那么185度÷250=0.74度,则:舵机的控制精度为0.74度二.单舵机拖动及调速算法1.舵机为随动机构(1)当其未转到目标位置时,将全速向目标位置转动。

(2)当其到达目标位置时,将自动保持该位置。

所以对于数字舵机而言,PWM信号提供的是目标位置,跟踪运动要靠舵机本身。

(3)像HG0680这样的模拟舵机需要时刻供给PWM信号,舵机自己不能锁定目标位置。

所以我们的控制系统是一个目标规划系统。

(1)HG14-M舵机的位置控制方法舵机的转角达到185度,由于采用8为CPU控制,所以控制精度最大为256份。

目前经过实际测试和规划,分了250份。

具体划分参见《250份划分原理》。

将0—185分为250份,每份0.74度。

控制所需的PWM宽度为0.5ms—2.5ms,宽度2ms。

2ms÷250=8us;所以得出:PWM信号 = 1度/8us;0.5ms-2.5ms0.5ms-30ms舵机角度= 0.74×NPWM = 0.5 + N×DIV;(DIV=8us)角度0 45 90 135 180N 0 3E 7D BB FAPWM 0.5ms 1ms 1.5ms 2ms 2.5ms(2)HG14-M 舵机的运动协议运动时可以外接较大的转动负载,舵机输出扭矩较大,而且抗抖动性很好,电位器的线性度较高,达到极限位置时也不会偏离目标。

ΦΦ对应N 值N=#00H ,Φ=0度 N=#F5H ,Φ=180度 舵机的转动方向为: 逆时针为正转1 ≤ N ≤ 2452.目标规划系统的特征(1)舵机的追随特性① 舵机稳定在A 点不动;② CPU 发出B 点位置坐标的PWM 信号; ③ 舵机全速由A 点转向B 点;④ CPU 发出B 点PWM 信号后,应该等待一段时间,利用此时间舵机才能转动至B 点。

那么,具体的保持(等待)时间如何来计算,如下讲解:令:保持时间为T w当T w≥△T 时,舵机能够到达目标,并有剩余时间;当T w≤△T 时,舵机不能到达目标;理论上:当T w=△T 时,系统最连贯,而且舵机运动的最快。

实际过程中由于2个因素:① 1个机器人身上有多个舵机,负载个不相同,所以ω不同; ② 某个舵机在不同时刻的外界环境负载也不同,所以ω不同; 则连贯运动时的极限△T 难以计算出来。

目前采取的方法是经验选取ω值。

时间角度фAфB△ф△ф = фB - фA△T△T = △ф÷ω舵机的转速为ω(2)舵机ω值测定舵机的ω值随时变化,所以只能测定一个平均值,或称出现概率最高的点。

依据①厂商的经验值;②采用HG14-M具体进行测试;测试实验:①将CPU开通,并开始延时Tw;②当延时Tw到达后,观察舵机是否到达目标;测定时采用一段双摆程序,伴随示波器用肉眼观察Tw与△T的关系。

(3)舵机ω值计算一般舵机定为0.16--0.22秒/60度;取0.2秒/60度>>1.2秒/360度>>0.617秒/185度则ω为360度/1.2秒,2Π/1.2秒ω=300度/秒那么185度转动的时间为185度÷360度/1.2秒= 0.6167秒。

(4)采用双摆试验验证观察实验过程中的Tw与△T的关系发现:当Tw定在0.618秒时,利用示波器观察到舵机能够运动至2个目标点。

则:Tw=△T= 0.618秒实验过程中,设定舵机运转的目标角度查为185度。

最终:ω=0.2秒/60度3.DAV 的定义将185度的转角分为250个平均小份。

则:每小份为0.74度。

定义如下:DA V = 0.74度由于:ω = 0.2秒/60度则:运行1 DAV 所需时间为:0.72度÷0.2秒/60度 = 2.4 mS ;4.DIV 的定义舵机电路支持的PWM 信号为0.5mS —2.5mS ,总间隔为2mS 。

若分为250小份,则2mS ÷250 = 0.008 mS = 8uS定义如下:DIV = 8uS那么1 DA V (0.74度)对应的△T 为:0.74度÷60度/0.2秒 =2.4 67mS.。

时间角度 ф A фB ф ф = фB - фA △T △T = ф÷ω5.单舵机调速算法0.5ms-30ms测试内容:将后部下降沿的时间拉至30ms没有问题,舵机照样工作。

将后部下降沿的时间拉至10ms没有问题,舵机照样工作。

将后部下降沿的时间拉至2.6ms没有问题,舵机照样工作。

将后部下降沿的时间拉至500us没有问题,舵机照样工作。

实践检验出:下降沿时间参数可以做的很小。

目前实验降至500uS,依然工作正常。

原因是:(1)舵机电路自动检测上升沿,遇上升沿就触发,以此监测PWM脉宽“头”。

(2)舵机电路自动检测下降沿,遇下降沿就触发,以此监测PWM脉宽“尾”。

(1)舵机转动时的极限下降沿PWM脉宽20ms △T△T:舵机运转1DA V(7.4度)所需要的最小时间,目前计算出的数值为2.467mS;△T前面的20 mS等待时间可以省略,舵机依然工作;而且得出舵机跟随的最快驱动方式。

Tw极限转动方式实验得出 1.1ms ≤Tw≤ 50ms;具体实验数据参照下表跟随算法舵机Tw数据实验表格Tw值舵机运转特性Tw与△T关系该程序可行度备注500us 不能跟随Tw< △T 不可行800us 不能跟随Tw< △T 不可行1ms 不能跟随Tw< △T 不可行1.1ms 跟随Tw≈△T 可行最快、平滑1.2ms 跟随Tw>△T 可行最快、平滑1.6ms 跟随Tw>△T 可行最快、平滑2ms 跟随Tw>△T 可行最快、平滑2.6ms 跟随Tw>△T 可行最快、平滑10ms 跟随Tw>>△T 可行较慢、平滑20ms 跟随Tw>>△T 可行较慢、平滑30ms 跟随Tw>>△T 可行较慢、平滑40ms 跟随Tw>>△T 可以较慢、微抖50ms 跟随Tw>>△T 可以很慢、微抖70ms 跟随Tw>>△T 不可以很慢、较抖100ms 跟随Tw>>△T 不可以很慢、较抖令人质疑的地方为1.1ms时的表现,得出的Tw≈△T;也就是说1.1ms = 2.467ms,显然存在问题。

经过考虑重新观察PWM波形图发现,电机真正的启动点如下图:B点的PWM启动点A 启动点BTw极限转动方式实际上由A到B的运动时间为:△T = Tw+(B点的)PWM三.8舵机联动单周期PWM指令算法1.控制要求要求同时发给8个舵机位置目标值,该指令的执行周期尽量短,目的有2个:其一,是为了将来扩充至24舵机;其二,目标越快,舵机的转动速度越快;我们以8路为1组或称1个单位,连续发出目标位置,形成连续的目标规划曲线,电机在跟随过程中自然形成了位置与速度的双指标曲线,实现8路舵机联动。

2.注意事项从24个端口,P0.0、P1.0到P2.0,单DIV循环的最小时间只有8us,所以串行运算是不行的,那么就采用并行运算。

目前采用的并行算法是P0.0—P0.7为一个基本单位,8位一并。

实际案例:P1口的8个位置个不相同;端口P1.7 P1.6 P1.5 P1.4 P1.3 P1.2 P1.1 P1.0N寄存器37H 36H 35H 34H 33H 32H 31H 30H目标位置(度)180 135 90 60 50 45 0.74 0N数值(整数)250 187.5 125 81.1 67.6 62.5 1 0PWM宽度ms 2.500 2.000 1.500 1.148 1.041 1.000 0.508 0.500注意:N为整数,依照上表看出,由于整数原因,定位不能实现的有45度、60度等。

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