舵机转舵机构和遥控系统
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。
船舶舵机的结构组成和特点
船舶舵机的结构组成和特点
船舶舵机是船舶控制系统的重要组成部分，负责控制船舶航向。
本文将介绍船舶舵机的结构组成和特点。
1. 基本组成
船舶舵机主要由以下几个部分组成：
●舵机控制器：接收来自船舶控制系统（如自动舵）的信号，控制舵机的动
作。
●传动机构：将舵机控制器输出的力或扭矩传递到舵杆上，驱动舵面转动。
●驱动电机：提供动力，使传动机构和舵面转动。
●位置反馈装置：检测舵面的位置，将信号反馈给舵机控制器，实现闭环控
制。
●电源和控制系统：为舵机提供电力和控制系统。
2. 舵机类型
船舶舵机根据工作原理可分为两类：
●电液舵机：使用液压油作为工作介质，通过油缸的伸缩驱动舵杆转动。
电
液舵机具有较大的输出力和扭矩，适用于大型船舶。
●电动舵机：使用电动机作为动力源，通过减速器或链条驱动舵杆转动。
电
动舵机具有结构简单、维护方便的优点，但输出力和扭矩相对较小，适用于中小型船舶。
3. 特点
船舶舵机的主要特点如下：
●高输出力矩：能够提供足够的力矩驱动舵面转动，实现船舶航向的改变。
●高可靠性：能在恶劣的环境条件下稳定工作，保证船舶航行的安全。
●良好的控制性能：通过控制系统能够实现精确的航向控制。
●易于维护：结构简单，维护方便，降低了运营成本。
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。
舵机控制旋转结构
舵机控制旋转结构第一章：引言1.1 研究背景舵机是一种广泛应用于自动控制系统的装置，能够通过接收控制信号来控制旋转角度或位置。
在工业、航空航天、机器人等领域具有重要的应用价值。
随着科技的不断进步，舵机的控制方法也在不断创新与改进，为各个行业提供更加精准、快速和高效的控制方案。
1.2 研究目的和意义本论文的目的是对舵机控制旋转结构进行深入研究和探讨，分析舵机控制的原理和方法，并通过实验验证其有效性和可行性。
这将有助于掌握舵机控制技术的基本原理，为相关领域的研究和应用提供参考。
第二章：舵机控制原理2.1 舵机的基本原理舵机由电机、减速机构和反馈装置等组成，电机通过供电控制旋转，减速机构可以使电机的输出力矩放大，并将旋转角度转化为输出轴的线性位移。
反馈装置可以将输出参数的信息反馈给控制系统，实现闭环控制。
2.2 舵机控制系统舵机控制系统主要包含信号接收模块、控制驱动模块和反馈调整模块。
信号接收模块负责接收控制信号，将其转换为电压信号传输给控制驱动模块；控制驱动模块根据接收到的信号控制舵机旋转；反馈调整模块根据实际旋转角度与期望角度之间的差异，通过调整控制信号实现舵机的精确控制。
第三章：舵机控制方法3.1 开环控制方法开环控制方法是指不考虑输出参数反馈信息的控制方式，直接根据期望角度生成控制信号。
这种方法简单实用，但在存在干扰和不确定性的情况下，无法保证输出的准确性。
3.2 闭环控制方法闭环控制方法通过使用反馈装置，根据实际旋转角度与期望角度之间的差异来调整控制信号，实现对舵机的精确控制。
这种方法可以通过不断的调整控制信号，使得舵机能够在较小的误差范围内完成旋转任务。
第四章：实验与结果分析本章将设计并进行舵机控制实验，通过对实验结果的分析和对比，验证开环控制和闭环控制方法的准确性和稳定性。
同时，分析实验中可能出现的误差来源和对应的改进措施，提出对舵机控制系统的优化建议。
总结：通过对舵机控制旋转结构的研究和实验，本论文总结了舵机的基本原理和控制方法。
舵机转舵机构
船舶辅机第8章 舵机 [Steering Gear]
第三节 液压舵机的转舵机构 一、往复式转舵机构 二、回转式转舵机构
1
船舶辅机第8章 舵机 [Steering Gear]
2. 滚轮式转舵机构
Q P cos D2 p cos
4
M
zQR0m
4
D2zp cosR0m
请打开“0811滚轮 式转舵.swf ”文件机第8章 舵机 [Steering Gear]
滚轮式转舵机构的特点：
M
(1) 结构简单。
(2) 布置灵活。
(3) 滚轮与撞杆间隙自动补偿。
(4)扭矩特性差，尺寸或油压大。
(5)滚轮与撞杆端部设板簧拉紧机构。
滑式
转叶式 滚轮式
8
船舶辅机第8章 舵机 [Steering Gear]
3. 摆缸式转舵机构
请打开“0812摆缸式转舵.swf ” 文件观看动画(鼠标单击)
(1)活塞双作用，尺寸小；
(2)结构简单；
M
(3)加工要求高；
(4)活塞密封性易损；
(5)油路容积补偿；
(6)扭矩特性差。
滑式
转叶式 滚轮式
9
船舶辅机第8章 舵机 [Steering Gear]
二、回转式转舵机构
M zpAR0m
(1) 占地小，安装方便。 (2) 无需外部润滑，管理简便； 舵杆不受侧推力，舵承磨损轻。 (3) 扭矩特性一般。 (4) 内漏严重。
转舵机构的作用：将油泵的液压能转变为转动舵 杆的机械能，推动舵叶转动。 一、往复式转舵机构
操舵装置操舵装置的控制系统
操舵装置操舵装置的控制系统操舵装置能够使舵转动的装置称为操舵装置，通常指安装在舵机舱内的舵机和传动机构。
根据动力源的不同，操舵装置可分为电动操舵装置和液压操舵装置等；根据有关公约和规范，操舵装置又分主操舵装置和辅助操舵装置。
主操舵装置：系指在正常情况下为驾驶船舶而使舵产生动作所必需的机械、转舵机构、舵机装置动力设备(如设有)以及附属设备和向舵杆施加转矩的设施(如舵柄或舵扇)。
其中，转舵机构系指将液力转变为机械动作转动舵的部件。
舵机装置动力设备指：(1)如为电动舵机，系指电动机及辅助设备；(2)如为电动液压舵机，系指电动机及辅助的电气设备，以及与电动机相连的泵；(3)如为其他液压舵机，系指驱动机器及其相连的泵。
主操舵装置应在驾驶室和舵机室都设有控制器。
辅助操舵装置：系指在主操舵装置失效时，为驾驶船舶所必需的设备。
这些设备不成属于主操舵装置的任何部分，但可共用其中的舵柄、舵扇或作同样用途的部件。
动力转舵系统：系指提供动力转动舵杆的液压设备，由1个或几个舵机装置动力设备及辅助管路和附件，以及转舵机构所组成。
各个动力转舵系统可共用一些机械部件，如舵柄、舵扇和舵杆或作同样用途的部件。
(一)电动操舵装置电动操舵装置主要是指电动舵机。
它由电动机、蜗轮、小齿轮、舵扇、缓冲弹簧和舵柄等组成。
当由驾驶室操舵装置控制系统遥控电动机转动时，通过蜗杆、蜗轮、小齿轮带动松套在舵杆的舵扇旋转，舵扇再通过缓冲弹簧推动键套在舵杆上的舵柄，从而使舵杆和舵偏转。
采用蜗杆蜗轮的传动方式主要是为了获得较大的减速比，以增大转矩；同时，可以利用其机械传动中的自锁作用，防止舵叶在受外界冲击作用下发生逆转现象，从而起到保护电动机的作用。
缓冲弹簧的硬度较大，平时在正常的力作用下，弹簧不会变形，并能顺利地传递转舵力矩；当舵叶受到外界巨大的冲击力作用时，弹簧能吸引冲击能量，起保护舵机的作用。
电动舵机结构简单，操作方便，传动可靠，维修方便，所以广泛使用于中小型船舶。
舵机转舵机构和遥控系统讲解
十字头式转舵机构的特点：
1）扭矩特性良好，承载能力较大，能可靠地平衡撞杆 所受的侧推力，可用于转舵扭矩很大的场合。
2）撞杆和油缸间的密封大都采用V型密封圈。密封圈工 作油压越高撑开越大，从而更加贴紧密封面，故密封可靠， 磨损后还具有自动补偿能力。此外，密封泄漏时较易发现， 更换也较方便。
3）油缸内壁除靠近密封端的一小段外，都不与拉杆接 触，故可不经加工或仅作粗略加工。
力矩马达式：舵机遥控系统的控制电路采用了无触点控制， 并取消了浮动杆追随结构。（见下图）
二、伺服油缸式舵机遥控系统 （属电液式）
伺服油缸式舵机遥控系统：（动画）
泵控型舵机液压系统
单动（非随动）操舵系统：只能控制舵机的起停和转舵方 向，当舵转至所需要的舵角时，操舵者必须再次发出停止转 舵的信号，才能使舵停转。通常既可设在驾驶台，也可在舵 机室操纵，以备应急操舵或检修、调试舵机之用。
随动舵、自动舵和非随动（单动）舵控制框图如下所示：
一、伺服电机式舵机遥控系统
1.直流伺服电机式舵机遥控系统（ 属电气式，见动画 ） 2.交流伺服电机式舵机遥控系统（力矩马达式，属电液式）
4）油缸为单作用，必须成对工作，故尺寸、重量较大。 而且撞杯中心线通常都按垂直于船舶尾线方向布置，故舵 机室也需要较大的宽度。
二、 拨叉式转舵机构（动画）
受力分析：与十字头式转舵机构相同。
拨叉式转舵机构特点：侧推力可直接由撞杆本身承受而无需导
板。撞杆轴线至舵杆轴间的距离R0可缩减26%，撞杆的最大行程
图示为AEG型转叶式油缸 及密封装置。
回转式转舵机构特点： 1）占地面积小，重量轻，
安装方便； 2）无需外部润滑，管理
简便，且转舵时舵杆不受侧 推力，可减轻舵承磨损；
船舶辅机：舵机_9.4舵机遥控
锁闭油路 锁闭备用油路
溢流节流安阀全：阀调：速伺服
活塞最大输出力
问：单向阀6弹簧断裂会有什么后果？
9-4-3 交流伺服电机式遥控系统补充
• 液压遥控伺服系统，增加维护管理的工作量，故障率增加， 此外，更重要的是采用浮动杆追随机构同时控制两台主油泵， 当一台主泵变量机构卡阻时，为了保证操舵的需要就必须使 该台主泵与浮动杆脱开，否则另一台主泵也将无法操纵，这 种情况显然不能满足钢质海船入级与建造规范关于万吨以上 油轮必须能在45s内排除单项故障的要求。因此，比较先进 的舵机操纵系统不但控制电路采用了无触点控制，有的并取 消了浮动杆追随机构，下面介绍的HSH式舵机遥控系统即属 这方面的一个例子，
3、单动(非随动)操舵系统
只能控制舵机的起停和转舵方向，当舵转至所需要的舵 角时，操舵者必须再次发出停止转舵的信号，才能使 舵停转
通常既可在驾驶台，也可在舵机室操纵，以备应急操舵 或检修；调试舵机之用
9-4液压舵机的遥控系统
• 根据传递操舵信号方法不同，遥控系统可分 为
1.机械式、主要用于小船 2.液压式、基本淘汰． 3.电气式、现代船舶大多采用电气遥控系统
第九章 第四节 液压舵机的遥控系统
9-4液压舵机的遥控系统
1、随动操舵系统
发出舵角指令后，不仅可使舵按指定方向转动，而且在 舵转到指令舵角后还能自动停止操舵的系统
2、自动操舵系统
在船舶长时间沿指定航向航行时使用，它能在船因风、 流及螺旋桨的不对称作用等造成偏航时，靠罗经测知 并自动发出信号，使操舵装置改变舵角，以使船舶能 够自动地保持既定的航向
• 在HSH遥控系统中，共有两套同样的随动操舵系统。两套系 统各控制一台油泵。由于它们彼此之间并没有直接的机械联 系，因此，在只用一台油泵操舵时，另一台油泵的变量机构 就不会随之动作，因而万一某台工作油泵伺服滑阀卡住时， 就可迅速地实现油泵的换用。当然，必要时也可同时使用两 套泵组，以便加快转舵速度。
舵机液压系统-六组解读
– 浮动杆的控制点A系由驾驶台通过遥控系统控 制
• 如把X孔的插销转插到Y孔之中，也可在舵机室用手 轮来控制
– 浮动杆上的控泵点C与变量泵的控制杆4相连 – 反馈点B经反馈杆8与舵柄相连
• 当舵叶和驾驶台上的舵轮都处于中位时
– 浮动杆即处在用点划线ACB所表示的位置 – C点恰使变量机构居于中位，油泵空转，舵保 持中位不动
安全阀作用： 防止转舵力矩过大时，油压过大、电机过载。 为防海浪等冲击舵叶时，造成舵杆负荷过大、系统 油压过高而暂时的“跑舵”。这个过程叫防浪让舵。 当冲击负荷消失后，安全阀关闭，舵自动恢复到 原来的舵角。自动恢复的过程叫“补舵”。
9-2-1 泵控型液压舵机原理
防浪让舵阀
9-2-1 泵控型液压舵机原理补充
9-2-1 泵控型舵机 - 追随机构
1、追随机构
A
机械杠杆：(三点式)
A' A
1
A 操纵点，Ｂ追随点，Ｃ控制点 1 A A' A A'
C
C
C
C'
B
B
B'
2
B
B'
B
9-2-1 泵控型舵机 - 追随机构
2、五点式（带副杠杆式）
B B B
E D C
E D C C'
E D C
有位移放大作用， 操小舵角时使控制 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。
– 若弹簧太软，则可能使B点先于C点而移动，操舵就无法进行 – 如弹簧太强，则大舵角操舵所需操舵力太大，甚至使储能弹簧 不起作用
Cma
x
•
9-2 液压舵机工作原理和组成
变向泵式
船舶舵机系统的组成
船舶舵机系统的组成
船舶舵机系统包括以下组成部分：
1. 舵机：船舶舵机是用来操控船舶舵轮的机械装置。
舵机一般由电动机、减速器和转动机构组成，通过接收操控信号来控制舵轮的角度。
舵机具有快速响应、高精度和可靠性强的特点。
2. 舵机控制系统：舵机控制系统包括舵机控制器、操控台和操控杆等。
舵机控制器是指控制舵机运行的装置，通常由电子设备或计算机控制。
操控台是操纵船舶舵机的位置，操控杆用于操纵舵机控制系统。
3. 船舶舵轮：船舶舵轮是舵机系统输出力的转换装置，通过舵轮的旋转来操纵船舶的转向。
舵轮通常由金属制成，具有抗腐蚀且坚固耐用的特点。
4. 操作系统：船舶舵机系统通常配备有操作系统，用于船舶舵机系统的自动控制。
操作系统能够根据航行条件和船舶操纵信号，自动调整舵机的角度，帮助船舶保持稳定的航向。
除了上述主要组成部分外，船舶舵机系统还包括传感器、电气部件、连接杆等辅助装置。
传感器用于检测舵轮的角度和舵机的运行状态，电气部件用于提供电力和信号传输，连接杆用于连接舵机和舵轮。
这些部件共同构成了船舶舵机系统。
船舶舵机的常见故障及日常安全检查应注意的问题
船舶舵机的常见故障及日常安全检查应注意的问题摘要：船舶在海中能够按照驾驶员的指令航行，使船舶改变航向或则维持指定的航向，是依靠安装在船舶尾部的舵机来实现的，由此可见，舵对于船舶的正常航行的重要性是不容置疑的。
当船舶航行时因舵机发生故障对船舶安全的影响是巨大的，对于舵机日常比较容易出现故障的情况，主要分为两大部分。
一是属于硬件类的故障，二是属于软件类的故障。
关键词：概述；故障；注意问题；掌握重点舵机的硬件类的故障是指与舵机相关的机器、设备发生了功能性的障碍，使得舵机不能正常工作发挥效用。
常见的主要有：1、通信系统的故障。
驾驶员发出的舵令信号不能输出至舵机，舵机接收不到舵令。
驾驶台与舵机间无法通话等。
2、电力系统的故障。
动力电路、配电板等电力输出故障，使电动机无法正常运转。
两路电力线路只有一路可以使用。
3、液压系统的故障。
液压系统密封性能出现问题，有油路泄漏或有旁通现象、主油路锁闭不严、油位过低、液压系统内有空气等问题。
使液压系统不能正常运行。
软件类的故障是指与舵机运行有关的管理制度，船员对舵机的操作存在的问题。
通常主要是船员对应急舵的操作不熟悉，在需要的时候无法启动应急舵。
综上所述，加强船舶舵机的日常安全检查和及时的维修保养对舵机的工作可靠性延长舵机的无故障使用时间尤其重要，轮机员必须对舵机的基本知识和日常安全检查的重点有所了解。
一、液压舵机概述（一）基本概念从实用意义上讲舵机是使船舶转向的动力机械设备，例如电动液压舵机是指电动机和它所驱动的液压泵所组成，但船上一般笼统地把整个操舵装置称为舵机。
液压舵机基本组成：（1）操纵系统；（2）控制元件；（3）转舵机构；（4）动力输出源。
（二）液压舵机的类型和工作原理现今大型船舶基本都采用电动液压舵机，根据液压油流向控制方法不同可分为泵控型和阀控型两种。
1、泵控型双向变量油泵设置在舵机室，由电动机驱动做单项回转，油泵的流量和吸排方向则通过与浮动杆5的C 相连接的控制杆4控制，依靠油泵控制C偏离中位的方向和距离，来决定油泵的吸排方向和流量。
舵机及转向控制原理
舵机及转向掌握道理1.概述2.舵机的构成3.舵机工作道理4.舵机选购5.舵机运用中应留意的事项6.辉盛S90舵机简介7. 若何运用程序实现转向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效,因为可以通进程序持续掌握其转角,因而被普遍运用智能小车以实现转向以及机械人各类关节活动中,如图1 .图2 所示.图1 舵机用于机械人图2 舵机用于智能小车中舵机是小车转向的掌握机构,具有体积小.力矩大.外部机械设计简略.稳固性高等特色,无论是在硬件设计照样软件设计,舵机设计是小车掌握部分重要的构成部分,图3为舵机的外形图.图3 舵机外形图2.舵机的构成一般来讲,舵机重要由以下几个部分构成,舵盘.减速齿轮组.地位反馈电位计.直流电机.掌握电路等,如图4.图5所示.图4 舵机的构成示意图图5 舵机构成舵机的输入线共有三条,如图6所示,红色中央,是电源线,一边黑色的是地线,这辆根线给舵机供给最根本的能源包管,主如果电机的迁移转变消费.电源有两种规格,一是4.8V,一是6.0V,分离对应不合的转矩尺度,即输出力矩不合,6.0V对应的要大一些,具体看运用前提;别的一根线是掌握旌旗灯号线,Futaba的一般为白色,JR的一般为桔黄色.别的要留意一点,SANWA的某些型号的舵机引线电源线在边上而不是中央,须要辨认.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.舵机工作道理掌握电路板接收来自旌旗灯号线的掌握旌旗灯号,掌握电机迁移转变,电机带动一系列齿轮组,减速后传动至输出舵盘.舵机的输出轴和地位反馈电位计是相连的,舵盘迁移转变的同时,带动地位反馈电位计,电位计将输出一个电压旌旗灯号到掌握电路板,进行反馈,然后掌握电路板依据地点地位决议电机迁移转变的偏向和速度,从而达到目的停滞.其工作流程为：掌握旌旗灯号→掌握电路板→电机迁移转变→齿轮组减速→舵盘迁移转变→地位反馈电位计→掌握电路板反馈.流,才可施展舵机应有的机能.舵机的掌握旌旗灯号周期为20MS的脉宽调制（PWM）旌旗灯号,个中脉冲宽度从0.5-2.5MS,相对应的舵盘地位为0－180度,呈线性变更.也就是说,给他供给必定的脉宽,它的输出轴就会保持必定对应角度上,无论外界转矩怎么转变,直到给它供给一个别的宽度的脉冲旌旗灯号,它才会转变输出角度到新的对应地位上如图7所求.舵机内部有一个基准电路,产生周期为20MS,宽度1.5MS的基准旌旗灯号,有一个比出较器,将外加旌旗灯号与基准旌旗灯号比拟较,断定出偏向和大小,从而临盆电机的迁移转变旌旗灯号.由此可见,舵机是一种地位伺服驱动器,迁移转变规模不克不及超出180度,实用于那些须要不竭变更并可以保持的驱动器中,比方说机械人的关节.飞机的舵面等.图7 舵机输出转角与输入脉冲的关系4.舵机选购市场上的舵机有塑料齿.金属齿.小尺寸.尺度尺寸.大尺寸,别的还有薄的尺度尺寸舵机,及低重心的型号.小舵机一般称为微型舵机,扭力都比较小,市情上2.5g,3.7g,4.4g,7g,9g等舵机指的是舵机的重量分离是若干克,体积和扭力也是逐渐增大.微型舵机内部多半都是塑料齿,9g舵机有金属齿的型号,扭力也比塑料齿的要大些.futaba S3003,辉盛 MG995是尺度舵机,体积差不久不多,但前者是塑料齿,后者金属齿,两者标称的扭力也差许多.春天sr403p,Dynamixel AX-12+是机械人专用舵机,不合的是前者是国产,后者是韩国产,两者都是金属齿标称扭力13kg以上,但前者只是改改样子的模仿舵机,后者则是RS485串口通讯,具有地位反馈,并且还具有速度反馈与温度反馈功效的数字舵机,两者在机能和价钱上相差很大.除了体积,外形和扭力的不合选择,舵机的反响速度和虚位也要斟酌,一般舵机的标称反响速度罕有0.22 秒/60°,0.18 秒/60°,好些的舵机有0.12 秒/60°等的,数值小反响就快.厂商所供给的舵机规格材料,都邑包含外形尺寸(mm).扭力(kg/cm).速度(秒/60°).测试电压(V)及重量(g)等根本材料.扭力的单位是kg/cm,意思是在摆臂长度 1 公分处,能吊起几公斤重的物体.这就是力臂的不雅念,是以摆臂长度愈长,则扭力愈小.速度的单位是sec/60°,意思是舵机迁移转变60°所须要的时光. 电压会直接影响舵机的机能,例如Futaba S-9001 在时扭力为 3.9kg/cm.速度为秒/60°,在时扭力为 5.2kg/cm.速度为秒/60°.若无特殊注明,JR 的舵机都是以为测试电压,Futaba则是以作为测试电压.速度快.扭力大的舵机,除了价钱贵,还会陪同著高耗电的特色.是以运用高等的舵机时,务必搭配高品德.高容量的电池,能供给稳固且充裕的.如今市情上的舵机鱼龙混淆,总体来说仿品不如正品,便宜的不如贵的,塑料齿的不如金属齿的,老的不如新的,国内的不如外国的等等,大家不必过于寻求极致,依据自身购置力选择够用的就行.5.舵机运用中应留意的事项1).经常运用舵机的额定工作电压为6V,可以运用LM1117等芯片供给6V的电压,假如为了简化硬件上的设计直接运用5V的供片子响也不是很大,但最好和单片机进行离开供电,不然会造成单片机无法正常工作.2).一般来说可以未来旌旗灯号线衔接至单片机的随意率性引脚,对于51单片机需经由过程准时器模块出PWM才干进行掌握.但是假如衔接像飞思卡尔之类的芯片,因为飞思卡尔内部带有PWM 模块,可以直接输出PWM旌旗灯号,此时应未来旌旗灯号连于专用的PWM输出引脚上.6.辉盛S90舵机简介因为辉盛S90优越的性价比,今朝市情上的价钱一般为10－15元,因而普遍运用机械人和智能小车制造设计中,图8和图9分离为S90的外不雅和参数.图8辉盛S90舵机图9辉盛S90舵机参数7.若何运用程序实现转向8.51单片机舵机测试程序。
舵机及转向控制原理
舵机及转向控制原理舵机是一种能够实现精确控制角度位置的电动执行器，广泛应用于机械装置、航模、机器人等领域。
它通过电子控制信号来控制转动的角度，并且能够维持在所设定的位置上。
舵机的构造是由电机、减速装置和反馈机构组成。
电机负责提供扭矩以驱动舵机旋转，减速装置降低电机输出的角速度并提供足够大的扭矩。
反馈机构可以感知舵机当前的角度位置，并通过比较反馈信号与控制信号之间的差值来驱动电机。
舵机的原理是由一个内部的控制电路板完成的，它能够将控制信号转换为电机的动力输出。
控制信号通常是一个脉宽调制(PWM)信号，通过改变脉冲的占空比来控制舵机的角度位置。
脉冲信号的周期通常是20毫秒，占空比决定了舵机的角度位置。
一般而言，占空比为1.0毫秒时，舵机会转到最左侧的位置，占空比为1.5毫秒时，舵机会转到中间位置，占空比为2.0毫秒时，舵机会转到最右侧的位置。
当舵机接收到控制信号后，内部的电路会将该信号与反馈信号进行比较，然后应用一个增益系数来调整电机的输出。
增益系数是通过控制电路板上的电位器进行设定的，可以根据具体的应用场景进行调整。
通过不断改变控制信号的占空比来驱动电机，舵机可以实现准确的角度位置控制。
舵机的转向控制可以通过改变脉冲信号的占空比来实现。
当占空比为1.0毫秒时，舵机会转到最左侧的位置，当占空比为2.0毫秒时，舵机则会转到最右侧的位置。
通过不断改变脉冲信号的占空比，可以实现舵机在不同角度位置之间的转动。
此外，舵机还可以实现角度位置的保持和稳定。
在舵机移动到所设定的位置后，控制电路板会通过反馈机构感知舵机当前的位置，并根据需要对电机进行微小的调整，以保持舵机在所设定的位置上。
总之，舵机通过接收控制信号，并通过内部的电路和反馈机构实现精确的角度位置控制。
通过改变脉冲信号的占空比，舵机可以实现转向控制。
同时，舵机可以通过反馈机构实现角度位置的保持和稳定。
这些原理使得舵机在各种应用中得到广泛应用。
二副专业解读船舶舵机系统
二副专业解读船舶舵机系统舵机是用以操纵船舶、控制或改变船舶航向的重要设备,对船舶航行至关重要。
操舵装置是否处于可用的良好状态,直接关系到船舶的航行安全,以至成为船舶安全检查的一项重要内容。
现就船舶操舵装置、操舵控制系统、应急操舵程序和演习及SOLAS公约第五章第26.1款、第26.2款等容易产生误解的概念作些浅释。
一、操舵装置1.定义能够使舵转动的装置称为操舵装置,通常指安装在舵机室内的舵机和传动机构,分为主操舵装置和辅操舵装置。
主操舵装置是指在正常航行的情况下为驾驶船舶而使舵产生动作所必需的机械、转舵机构、舵机装置动力设备(如设有)及其附属设备向舵杆传递转矩的部件(如舵柄及舵扇);辅橾舵装置是指在主操舵装置失效时为驾驶船舶所需的设备。
2.主操舵装置与辅操舵装置的区别从定义上讲,辅操舵装置应独立于主操舵装置,除了舵柄和舵扇等可共用外,其他部分(包括动力部分)都不可以共用。
就字面意义而言,主、辅操舵装置很容易混淆,导致很多航海者把驾驶台的NFU操舵柄(下文会提到)或驾驶台两边操纵台上、舵机间舵机旁边上的香蕉柄当作辅操舵装置。
其实,这些设备都只是主操舵装置的一种控制器(操舵方式),而非所谓的应急舵或辅操舵装置。
3.主操舵装置替代辅操舵装置的条件根据公约要求:如果主操舵装置具有两台或几台相同的动力设备,对于客船,当任一台动力设备不工作时,主操舵装置必须仍能具有足够的强度并在船舶处于最深航海吃水、以最大营运航速前进时将舵自一舷35°转至另一舷35°,以及相同条件下在不超过28秒内将舵自任一舷35°转至另一舷30°;对于货船,当所有动力设备都工作时,主操舵装置必须能满足上述满舵操作的强度,而且主操舵装置应布置成:当其管系或一台动力设备发生单项故障时能被隔离,使操舵能力持续保证或迅速恢复。
在动力设备上,对于客船,任何一台动力设备都得满足公约要求的性能;对于货船,则只需所有动力设备一起工作时满足公约要求性能即可,但需在满足发生单项故障时能被隔离并迅速恢复的条件下才不必设有辅操舵装置。
舵机及转向控制原理
舵机及转向控制原理舵机及转向控制原理第一章引言舵机是一种广泛应用于机械、电子设备中的关键元件，其作用是实现一定角度的旋转运动。
在许多领域中，舵机主要用于仪器仪表、机器人、车辆等设备的控制系统中，通过控制舵机的旋转角度，实现设备的方向控制或角度调整。
而转向控制则是指在车辆行驶过程中，通过控制舵机的转向，使车辆沿着预定的路径前进或改变行驶方向，实现对车辆的操控。
本章将对舵机及转向控制原理进行概述。
第二章舵机工作原理舵机是一种将电信号转换为机械运动的装置。
其工作原理基于反馈控制系统，利用电机和位置反馈装置来控制输出轴的位置。
舵机通常由电机、减速装置、位置反馈装置和控制电路等部分组成。
电机是舵机的核心部件，它的转动方向和转动角度由控制电路提供的信号决定。
电机的转动通过减速装置传递到输出轴上，减速装置可以提供足够的输出力矩，并将电机的高速转动转化为低速高力矩的输出。
位置反馈装置用于检测输出轴的角度信息，常见的位置反馈装置包括脉冲编码器和霍尔效应传感器。
位置反馈装置将输出轴的角度信息反馈给控制电路，使得控制电路能够准确地控制舵机的角度。
控制电路是舵机的控制核心，它接收来自外部的控制信号，通过对电机的驱动电流和方向进行调节，控制舵机的角度。
控制电路还可以对输入的信号进行放大和滤波等处理，以提高舵机的控制性能。
第三章转向控制原理转向控制是车辆运动控制的一个重要部分，它通过操控舵机来调整车辆的行驶方向。
在汽车转向控制系统中，通常采用前轮转向的方式来改变车辆的行驶方向。
转向控制的原理基于舵机的工作原理和车轮的转向机构。
当驾驶员转动方向盘时，转向机构会通过舵机的转动将转动方向传递到车轮上。
舵机控制电路接收来自方向盘的控制信号，通过驱动舵机，使得车轮按照预定的角度转动。
转向控制过程中，舵机的转动角度和转动速度对车辆的稳定性和操控性有重要影响。
合理选择舵机的工作参数，优化控制算法，可以实现更精确、平稳的转向控制。
第四章结论舵机及转向控制原理是现代控制系统中的重要组成部分，其应用广泛，并不断得到改进和优化。
舵机控制舵机旋转原理图
舵机控制舵机旋转原理图章节一：引言舵机是一种常用于控制机械装置旋转角度的装置，被广泛应用于机器人、航模以及其他自动控制领域。
舵机的核心部件是一种能够旋转特定角度的电机，通过接收控制信号来实现精确控制。
本论文将重点介绍舵机的工作原理以及控制舵机旋转的电路原理图。
章节二：舵机工作原理舵机内部由电机、减速器、控制电路、位置反馈装置和输出轴组成。
电机是舵机的动力源，减速器可将电机转速通过齿轮传递给输出轴，控制电路则负责接收外部信号并控制电机旋转到特定位置。
位置反馈装置的作用是反馈输出轴的位置信号给控制电路，确保旋转角度的精确控制。
章节三：舵机控制电路原理图舵机控制电路主要由微控制器、电源电路、驱动电路和通信接口组成。
微控制器是整个舵机控制系统的核心，通过编程实现对舵机的控制。
电源电路提供稳定的电源供电，确保舵机正常工作。
驱动电路负责通过电平变化控制舵机的旋转方向和速度。
通信接口可实现人机交互以及与其他系统的数据交换。
章节四：舵机旋转原理图舵机旋转的原理图主要由电机控制部分、驱动部分和位置反馈部分组成。
电机控制部分包括电源、电机和控制电路，其中电机通过电源得到动力驱动，控制电路接收微控制器发送的PWM信号来控制电机的旋转。
驱动部分包括三态驱动电路和齿轮传动装置，三态驱动电路通过控制三个开关的关闭和开启，可以实现电机正转、反转以及停止。
齿轮传动装置则将电机的转速和扭矩传递给输出轴。
位置反馈部分由位置反馈装置和比较器组成，位置反馈装置可以检测输出轴的位置，并将其转换为电压信号传给比较器，比较器则将反馈信号与控制信号进行比较，以实现对旋转角度的精确控制。
总结本论文介绍了舵机的工作原理以及控制舵机旋转的电路原理图。
舵机通过电机、减速器、控制电路、位置反馈装置和输出轴组成，通过接收控制信号实现旋转角度的精确控制。
控制电路采用微控制器、电源电路、驱动电路和通信接口，而舵机旋转的原理图由电机控制部分、驱动部分和位置反馈部分组成。
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四、 摆缸式转舵机构
（动画）
主要结构：采用了与支架相铰接的两摆动式油缸和双作用的 活塞。油缸两端的油管必须采用有挠性的高压软管。
摆缸式机构的转舵扭矩：转舵时，油缸摆角β （即任意 舵角时油缸中心线与中舵时舵柄的垂直线间的夹角）将随油 缸的安装角（即中舵时的油缸摆角）和舵转角α 而变。一般 常使中舵时β 为最大，而最大舵角时β 为零或接近于零。但 不论舵角α 如何， β 角总是很小，如果将其忽略不计，则 摆缸式与滚轮式的转舵扭矩基本相同。
转舵装置
发 信 器 受 动 器 转 舵 油 缸
遥控系统
液压舵机
转舵机构
舵 叶
§ 9 —3
液压舵机的转舵机构
转舵机构作用：用来将油泵供给的液压能变为转动舵杆的机 械能，以推动舵叶偏转。 转舵机构分类：（根据动作方式的不同分） 十字头式 拨叉式 往复式
转 舵 机 构
滚轮式 摆缸式
回转式
一、 十字头式转舵机构（动画）
§9-4
液压舵机的遥控系统
现代船舶的舵机，一般都同时装有可由驾驶台遥控的随动操 舵系统和自动操舵系统。此外，一般还同时设有单动（非随动） 操舵系统。
遥控系统分类：
按操舵控制方法分： 随动操舵系统； 自动操舵系统； 单动（非随动）操舵系统。
按传递操舵信号方法分：机械式、液压式、电气式和电液式。 现代船舶大都采用电气式或电液式遥控系统。
结论1：滑式转舵机构所能产生的转舵力矩M 随舵角α 的增大而增大，与舵的水动力矩的变化趋势相适应。
结论2：十字头式转舵机构的工作油压不会因α 的增大而急 剧增加。 因为：
p = 4 M cos2α/ πD2 z R0 ηm
M↑→ cos2α↓
结论3：撞杆有侧推力。需 要转舵扭矩很大的场合应有 可靠地平衡撞杆所受的侧推 力装置（导板）。
摆缸式机构转舵的特点：
1）用双作用活塞代替了单作用的撞杆，提高了油缸的利用率， 减小外形尺寸和重量。
2）结构简单，安装较方便。
3）由于采用了双作用活塞，对油缸内表面的加工精度、活塞 杆与油缸的同轴度、以及活塞与油缸间的密封等都有较高的要求。
4）活塞密封较差运行的经济性低；检查和更换密封件又不如 撞杆式方便；当铰接处磨损较大时，工作中也会出现撞击。
图示为AEG型转叶式油缸 及密封装置。 回转式转舵机构特点： 1）占地面积小，重量轻， 安装方便； 2）无需外部润滑，管理 简便，且转舵时舵杆不受侧 推力，可减轻舵承磨损； 3）钮矩特性不如滑式， 但比滚轮式和摆缸式好； 4）内泄露部位较多，密 封不如往复式容易解决，容 积效率较低，油压较高时更 为突出。
5）理论排油量和进油量严格说来并不完全相等，如果使用奇 数的双作用活塞式油缸（在应急情况下）则相差更为明显，所以 在油路中必须采取容积补偿措施。 6）扭矩特性不佳（与滚轮式类同），应用于功率不大的舵机。
五、回转式转舵机构（动画）
受力分析： 转舵扭矩： M= z p A R0ηm
结论：转叶式机构所能产生的转 舵扭矩与舵角无关，其扭矩特性在 坐标图上是一条与横坐标平行的直 线。
三、 滚轮式转舵机构
受力分析： 液压对舵柄产生作用力：
（动画）
Q = P cosα=π D2p cosα/4
转舵扭矩：
M= z Q R0ηm = π D2 z p R0ηm cosα/4
结论：随着α 的增大，这种 机构的工作油压比滑式机构增 加得快。
滚轮式转舵机构的特点：
l）工作时无侧推力，故整个机构结构简单，加工容易，安装、 拆修都较方便。
随动操舵系统：是指在操舵者发出舵角指令后，不仅可使 舵按指定方向转动，而且在舵转到指令舵角后还能自动停止 操舵的系统。
自动操舵系统：是在船舶长时间沿指定航向航行时使用， 它能在船舶因风、流及螺旋桨的不对称作用等造成偏航时， 靠罗经测知并自动发出信号，使操舵装置改变舵角，以使船 舶能够自动地保持既定的航向。
2）提高了布置上的灵活性。 3）滚轮与撞杆间的磨损可自动进行补偿，不会因接头磨损、 间隙增大而产生撞击。 4）扭矩特性差，故而限制了它在大扭矩舵机中的应用。
5）当舵叶在负扭矩作用下转动时或者在稳舵时油路锁闭不严， 则滚轮就有可能与某侧撞杆脱开而导致敲击。因此，在某些滚轮 式机构中，在滚轮与拉杆的端部之间还增设了板簧拉紧机构。
结构：主要由转舵油缸、插入油缸中的撞杆以及与舵柄相连接 的十字形滑动接头等组成。
工作原理：见右图及后图
四缸转舵机构（也称四撞杆转舵机构）如下所示：
十字头式转舵机构的受力分析：如图所示。
液压对舵柄产生作用力Q ：Q = P/cosα=(πD2p)/(4 cosα)
产生的转舵力矩M：
M = z Q Rηm = z ·(P / cosα· R0 )/( cosα·ηm) M =πD2 z p R0 ηm / （4 cos2α）
单动（非随动）操舵系统：只能控制舵机的起停和转舵方 向，当舵转至所需要的舵角时，操舵者必须再次发出停止转 舵的信号，才能使舵或检修、调试舵机之用。
随动舵、自动舵和非随动（单动）舵控制框图如下所示：
一、伺服电机式舵机遥控系统
二、 拨叉式转舵机构（动画）
受力分析：与十字头式转舵机构相同。
拨叉式转舵机构特点：侧推力可直接由撞杆本身承受而无需导 板。撞杆轴线至舵杆轴间的距离R0可缩减26%，撞杆的最大行程 因而得以减小。在公称转舵扭矩和最大工作油压相同的情况下， 拨叉式的占地面积可比十字头式减少10~ 15%，重量亦相应减轻 10%。但公称转舵扭矩较大时仍以采用十字头式为宜。
十字头式转舵机构的特点：
1）扭矩特性良好，承载能力较大，能可靠地平衡撞杆 所受的侧推力，可用于转舵扭矩很大的场合。 2）撞杆和油缸间的密封大都采用V型密封圈。密封圈工 作油压越高撑开越大，从而更加贴紧密封面，故密封可靠， 磨损后还具有自动补偿能力。此外，密封泄漏时较易发现， 更换也较方便。 3 ）油缸内壁除靠近密封端的一小段外，都不与拉杆接 触，故可不经加工或仅作粗略加工。 4）油缸为单作用，必须成对工作，故尺寸、重量较大。 而且撞杯中心线通常都按垂直于船舶尾线方向布置，故舵 机室也需要较大的宽度。