舵机测试实验报告

舵机测试实验报告

-反恐精英 2014.9.23 一、实验目的

为了更好地熟悉信号发生器、稳压电源等多种仪器的使用，以及为以后更好地设计“排爆”机器的舵机系统，我们需要对舵机转盘旋转角度与其控制信号周期、占空比之间的关系进行及较为精确的定性定量分析。

二、实验原理

舵机的控制信号是PWM信号，利用其占空比的变化可改变舵机的位置。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。

此外，PWM信号周期对舵机转盘转动角度的可控范围也有一定程度的影响。

三、实验思路

1、根据查询的相关资料里的数据，进行验证型实验。即连接好测量电路后，将控制信号的参数设置为资料中提供数据，测量相对应舵机转盘转动的角度，测量约4~5组实验数据并记录。

2、电路连接保持不变，固定控制信号频率值，调节其占空比，间隔为2.5%，测量相

对应舵机转盘转动的角度，记录实验数据。

3、电路连接保持不变，依次固定控制占空比为2.5%、5%、7.5%，调节控制信号频率（即信号周期），间隔为10Hz，测量相对应舵机转盘转动的角度，记录实验数据。

4、拆除电路，将信号发生器输出直接与示波器相连，估计信号发生器实际输出信号的相关参数与其设定标准值之间的误差。

5、将记录好的实验数据进行分析总结，得出结论。

四、舵机转盘旋转角度的测量方法

根据实验的硬件条件，我们做出了以下三种测量方案：

1、认为圆形孔状转盘上各孔间距相等，根据某一孔的位置变化，粗测出转盘转过的角度。

这种方法比较粗略，可以大致得出转动角度随占空比线性变化的结论。

2、在纸上画出圆形表盘，将舵机的三根电线与12点钟方向对齐，记录舵机扇叶的初始位置，每转过一定角度，用笔垂直于扇叶向下在纸上标注。用量角器测出纸上各点对应的圆心角。

这种方法误差在于舵机转盘的中心与纸上表盘的中心不一致，导致所测角度与实际值存在较大偏差。

3、将舵机正面朝向纸面，用铁丝从纸的反面对准舵机转盘中心戳一个小孔作为角度测量的圆心，将每次转动后扇叶在纸上的位置记录下来。最后用量角器测出纸上各点对应的圆心角。

这种方法以舵机转盘的中心为圆心进行测量，并且舵机扇叶与纸面垂直距离较小，在记录点的位置时避免了笔与纸面不垂直等因素带来的影响。

在实验过程中，我们最终采用方法三进行角度测量。

五、实验过程中需要注意的地方（由实验中遇到的问题总结所得）

1、舵机接线的方法：黑色接电源负极，橙色接控制信号，红色接直流电源正极。

2、接线过程中要保证线路连接稳定，避免虚接、短接等问题。

3、在进行硬件电路接线之前要保证对实验原理有一定的了解，并对整个实验有较为清晰的设计思路。

4、有些问题在实验方案设计的时候并未考虑到，因而需要一边进行实验，一边对实验方法进行改进、完善。

六、实验结果及分析

（一）控制信号频率设定为固定值时，舵机转盘转动角度随占空比的变化：

1、

10 225

结论：按照上表的数据，由图可知θ随τ增加呈线性增长，且τ每增大1%，θ增加21.8°2、f=100Hz（T=10ms）时，

1%，θ增加11.5°由1、2对比，可猜想，控制信号频率增大时，τ增大1%，θ随τ增加幅度减小。（因缺少更多实验数据，不能确切地得出结论，有待进一步证明）

（二）控制信号占空比固定时，舵机转盘转动角度随频率的变化：

f 增加呈增长趋势，但并不符合

线性增加。由上述三幅图像对比可知，τ增大时，θ随f增加的增长幅度基本不变。七、由本次试验引发的对控制策略的思考

智能排雷车系统中，舵机将通过齿轮等结构对车上夹弹钳口高度进行控制，舵机转盘转动角度与钳口高度变化会有一定的对应关系。首先，确定转盘转动角度增加方向与钳口高度变化方向之间的关系，其次，确定钳口高度随转盘转动角度变化的定量关系，即转盘转动角度转动一定角度时，钳口上升或下降多少高度。接下来，根据上述实验中得到的实验数据，确定钳口高度变化与舵机控制信号周期及占空比之间的对应关系。

智能排雷车舵机系统设计时，先根据钳口高度变化范围选择舵机控制信号合适的频率范围，其次通过调节舵机控制信号占空比的增大或减小来调节钳口的上升或下降，钳口高度变化的速度大致取决于控制信号的频率，因而在合适的频率范围内，根据自己对速度的需求选取最终的频率值。

八、本次试验过程中的反思与总结

本次试验过程中有些简单的感想：团队成员集思广益对实验有重要的意义；其次，实验是需要有准备的，不能只凭自己的感觉，尽量不要在自己对整个实验的了解仍处在模糊状态下就盲目地实验；实验过程需要十分的认真与谨慎，一个小小的错误疏忽都可能会导致整个实验的失败；实验过程是一个发现问题与解决问题的过程，发现问题与解决问题恰是我们提高自身能力的重要契机，不断地反思总结才能收获更多。

（队员：丁瑶、刘志洁、蒋东秀、李斐琳、李良驰、钟志鹏）