1076 计算机测量与控制.2010.18(5) Computer Measurement &Control 控制技术 收稿日期:2009-09-27; 修回日期:2009-11-09。 作者简介:杨百平(1982-),男,陕西人,在读研究生,主要从事电路系统与自动控制方向的研究。 杨金孝(1964-),男,陕西人,副教授,主要从事电子电路的研究与设计、控制理论与控制工程方向的研究。 文章编号:1671-4598(2010)05-1076-03 中图分类号:T P274 5 文献标识码:A 无人机舵机控制系统的硬件设计与实现 杨百平,杨金孝,赵 强 (西北工业大学电子信息学院,陕西西安 710129) 摘要:给出了一种基于ST M 32F103VB 微控制器的无人机全数字舵机控制系统硬件实现方案,该方案以STM 32F103VB 作为主控芯片,无刷直流电机作为该系统的伺服电机,采用三闭环的控制策略,实现了脉宽调制(PWM )控制信号的采样和输出,通过采样PW M 信号实现舵机的控制,针对无人机对数据传输实时性的要求,利用CAN 总线与上位机通讯,很好地满足了要求;该系统具有成本低廉、安全可靠且实现容易的特点,实现了舵机控制系统的数字化与小型化;经多次试验,证明是安全实用的。 关键词:S TM 32F103VB 微控制器;无人机;伺服;电动舵机 Hardware Design and Implementation for a S ervo System of UAV Rudder Yang Baiping ,Yang Jinxiao,Zhao Qiang (Colleg e of Electr onics and Infor mat ion,No rthw ester n P olytechnical U niver sity,Xi an 710129,China) Abstract:A set of fu lly-digital-signal ser vo system bas ed on S TM 32F103VB for UAV electrom echanical rudder is in tr odu ced in th is paper.It takes S TM 32F103VB as the master control unit and bru shless DC m otor as its drive.T his project uses the digital th ree clos ed-loop control strategy,sampled and gen erated puls e width modulation w ave,through sampling one of th e PW M w aves to realize control tran sfer,in view of U AV to data transmis sion tim elin es s r equest,com municated w ith upper sys tem by CAN bu s.It featu red low cos t,s afe,easy to realize,made it smaller and digital,and w as testified that the sy stem is ap plicable and safety. Key words :S TM 32F103VB M CU;UAV;servo;electr om ech anical rudder 0 引言 舵机控制系统是飞行控制计算机和舵机之间的接口,它采集接收机多路PW M 信号,与上位机进行通讯,产生控制舵机的PW M 信号,是舵机系统的核心部分。现有的舵机伺服控制线路大部分还都是模拟的,因其固有的一些缺点而限制了它的使用,相比之下,数字舵机系统具有很多模拟式舵机所没有的优点。本文给出了一种基于ST M 32F103VB 微控制器的无人飞行器舵机伺服控制系统,具有高性能、低功耗、低成本、安全可靠和实现容易的特点,可在线编程并成功应用于实践。 1 系统综述 舵机主要是由无刷电机、舵机控制器、舵机机械结构和传感器4部分组成。其中舵机控制器又包括:数据接口部分、中央控制单元、逻辑单元、隔离放大部分与功率驱动模块。一般舵机的工作过程如下:首先由上位机给出一舵偏角指令,舵机控制器接受该指令后与检测得到的实际舵面偏转角送入舵面位置调节单元从而得到参考P WM 占空比A;然后测量实际转速,当速度大于预设值时输出一给定PW M 占空比B;最后检测实际电流,当电流大于电流预设值时,输出另一给定的PWM 占空比C [1]。无刷直流电机中的H A LL 传感器检测转子位置,产生H A ,H B,H C 三相霍尔信号,H A 、HB 、H C 、和ST M 32输出的P WM 波和电机换相信号逻辑综合得到6路电机控制信号驱动电机转动 [2] 。电机输出轴连接精密减速器和 各种传感器,减速器输出驱动舵面。系统实现图如图1所示。 图1 系统组成结构图 2 舵机控制器的硬件组成 舵机控制器的硬件由图2中框线部分组成,该控制器以ST M 32F103V B 为核心。整个系统的硬件设计主要由ST M 32F103V B 工作电路、可编程逻辑电路、隔离及驱动电路、检测信号处理电路、A D 转换电路、数据接口电路及温度检测电路等部分组成。在系统中ST M 32F103V B 通过其自身的CA N 总线控制器与上位机进行数据传输,并使用自身集成的A D 转换器和内置通用定时器实时监测舵机位置、转速和电流等参数。 控制器根据内置的控制算法进行位置环、速度环和电流环计算,并产生控制数据,控制数据通过转换算法产生控制量(PW M 信号和DI R 信号),控制量进入逻辑阵列CPL D 与无刷电机位置传感器信号(H A L L 信号)进行逻辑综合后,输出6路电机控制信号。电机控制信号经隔离电路后控制电机功率驱动模块进行功率放大,驱动无刷电机运行。2 1 主控芯片STM32F 103VB [3] ST M 32F103VB 是意法半导体(ST )公司推出的基于A RM 32位CORT EX -M 3CPU ,是目前性能比较突出的微处理器之一,其增强型系列特别适合做电机控制。它的主要特点如下:
帮新手扫盲，6通道直升机舵机连接方法(转) 相信很多新学直升机的模友都有这样的体会，不知道舵机和遥控接收机的连接方法，网上流传比较多的舵机连接图纸有时候让初学的人感觉晕晕的。
首先说CCPM就让人感觉晕晕的，刚才查了一下百度，其实一句话，我们平时看到的直升机，如果有3个舵机控制旋翼头上面的舵面，基本上就可以认定为ccpm结构的旋翼直升机。现在市面上大部分450以上的模型直升机全部是CCPM结构，所以，新人如果晕，暂时不要关注这个，就拿CCPM当一个名词就成了。 下面我上一个实例图，帮助新手理解舵机地连接关系。市面上大部分飞机是这种结构，我见过的只有E-SKY016 等和这个结构有一些不同，所以玩e-sky的新人暂时不要按照这个来当作标准。
对于这种所谓CCPM结构的旋翼头，每个舵机并不单独发挥作用，是一个整体作用效果。其中他们名字大家就当成名字来记忆。比如副翼舵机，它是不是控制副翼用的？答案是错误的，因为在你操纵遥控器副翼杆的时候，你可以在你的飞机上面操作看看，当你打舵的时候是螺距舵机+副翼舵机共同移动产生的效果。可以得出一个简单的结论，当你操纵主旋翼的时候，你遥控器上给出的每一个动作，几乎都需要这3个舵机共同作用来达到结果，并不是单个舵机控制飞机飞出某个动作，而是混合动作控制飞机的姿态；这和普通固定翼控制不一样。最后可以能产生的一个问题是 3个舵机每个舵机移动多少，是谁计算出来的？目前市面上的模型飞机，我估计大部分是遥控器通过程序计算出来的（个人知觉，没有严格调查过）。 这个只适用于福它爸、天地飞、等大多数接收，不适用于 JR接收。 JR的： ch1 thro （油门，电调线） ch2 ail （副翼） ch3 ele （升降） ch4 rud （方向） ch5 gear （感度） ch6 aux1 （螺距）
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（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。目前在高档遥控玩具，如航模，包括飞机模型，潜艇模型；遥控机器人中已经使用得比较普遍。舵机是一种俗称，其实是一种伺服马达。 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。当然我们可以不用去了解它的具体工作原理，知道它的控制原理就够了。就象我们使用晶体管一样，知道可以拿它来做开关管或放大管就行了，至于管内的电子具体怎么流动是可以完全不用去考虑的。 3. 舵机的控制： 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--------------0度； 1.0ms------------45度； 1.5ms------------90度； 2.0ms-----------135度； 2.5ms-----------180度； 这只是一种参考数值，具体的参数，请参见舵机的技术参数。 小型舵机的工作电压一般为4.8V或6V，转速也不是很快，一般为0.22/60度或0.18/60度，所以假如你更改角度控制脉冲的宽度太快时，舵机可能反应不过来。如果需要更快速的反应，就需要更高的转速了。 要精确的控制舵机，其实没有那么容易，很多舵机的位置等级有1024个，那么，如果舵机的有效角度范围为180度的话，其控制的角度精度是可以达到180/1024度约0.18度了，从时间上看其实要求的脉宽控制精度为2000/1024us约2us。如果你拿了个舵机，连控制精度为1度都达不到的话，而且还看到舵机在发抖。在这种情况下，只要舵机的电压没有抖动，那抖动的就是你的控制脉冲了。而这个脉冲为什么会抖动呢？当然和你选用的脉冲发生器有
/**********************舵机增量式PID算法*********************** double ref = 0;//设置参数设定值 double feb = 0;//采样反馈过程值 int pwm_var = 0; //PID调整量 int PWM_out = 0; //PWM输出量 double Uo = 0; double Ek = 0; double Ei = 0; double Ed = 0; #define Kp 8 //PID调节的比例常数 #define Ti 0.05 //PID调节的积分常数 #define Td 0.02 //PID调节的微分时间常数 #define T 0.02 //采样周期 #define Kpp Kp * ( 1 + (T / Ti) + (Td / T) ) #define Ki (-Kp) * ( 1 + (2 * Td / T ) ) #define Kd Kp * Td / T //#define Kpp 4 //#define Ki 0.8 //#define Kd 20 //误差的阀值，小于这个数值的时候，不做PID调整，避免误差较小时频繁调节引起震荡 #define Emin 3 //调整值限幅，防止积分饱和 #define Umax 100 #define Umin -100 //输出值限幅 #define Pmax 15500 #define Pmin 200 /////////////////////////////////////////////////////////////////// ////// PID运算 ///////
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。
单片机控制舵机 修改浏览权限 | 删除.什么是舵机： 舵机如下所示： 有三根线，一般依次是地，电源（5V左右），信号（信号的幅值>=3.3V),不清楚各个脚打开舵机一测量就知道了。 2.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。当然我们可以不用去了解它的具体工作原理，知道它的控制原理就够了。就象我们使用晶体管一样，知道可以拿它来做开关管或放大管就行了，至于管内的电子具体怎么流动是可以完全不用去考虑的。 3.舵机的控制： 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--------------0度；
1.0ms------------45度； 1.5ms------------90度； 2.0ms-----------135度； 2.5ms-----------180度； 重要说明： 1：上面部分还是成线形关系的，Y=90X-45（X单位是ms,Y单位是度数：） 2：上面所说的0度45度等是指度45度位置（什么意思呢：我说明一下就知道了，就拿45度位置来说，若舵机停在0度位置，下载45度位置程序后则舵机停在45度，即顺时针走了45度，若当时舵机在135度位置，则反转90度到45度位置。所以舵机不存在正转反转问题。这点非常重要。 3:若想转动到45度位置，要一直产生1.0ms的高电平（即PA0=1； Delay(1ms);PA0=0;Delay(20ms);要不停的产生这个高低电平，产生PWM脉冲 请看下形象描述吧: 下面是我在ATMEGA32上的测试程序，开发软件：ICC AVR #include
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1-1
简易教程
前言 往届全国大学生电子设计竞赛曾多次出现了集光、机、电于一体的简易智能小车题目，此次，笔者在通过多次论证、比较与实验之后，制作出了简易小车的寻迹电路系统。 整个系统基于普通玩具小车的机械结构，利用小车的底盘、前后轮电机及其自动复原装置，能够平稳跟踪路面黑色轨迹运行。系统分为检测、控制、驱动三个模块。首先利用光电对接收管和路面信号进行检测，然后经过比较器处理，对软件控制模块进行实时控制，输出相应的信号给驱动芯片驱动电机转动，从而控制整个小车的运动。 智能小车能在画有黑线的白纸“路面”上行驶，这是由于黑线和白纸对光线的反射系数不同，小车可根据接收到的反射光的强弱来判断“道路”---黑线，最终实现简单的循迹运动。 个人水平有限，有错误不足之处，还望各位前辈同学多多包含，指出修正，完善。谢谢！ 李学云王维 2016年7月27号
目录 前言 (1) 第一部分硬件设计 (1) 1.1 车模选择 (1) 1.2传感器选择 (1) 1.3 控制模块选择 (2) 第二部分软件设计及调试 (3) 2.1 开发环境 (3) 2.2总体框架 (3) 2.3 舵机程序设计与调试 (3) 2.3.1 程序设计 (3) 2.3.2 调试 (3) 2.3.3 程序代码 (4) 2.4 传感器调试 (5) 2.4.1 传感器好坏的检测 (5) 2.4.2 单片机能否识别信号并输出信号 (5) 2.5 综合调试 (7) 附录1 (9) 第一篇舵机(舵机及转向控制原理) (9) 1.1概述 (9) 1.2舵机的组成 (10) 1.3舵机工作原理 (11) 1.4舵机使用中应注意的事项 (12) 1.5如何利用程序实现转向 (12) 1.6舵机测试程序 (13) 附录2 (14) 第二篇光电红外传感器 (14) 2.1传感器的原理 (14) 2.2红外光电传感器ST188 结构图 (15) 2.3传感器的选择 (15) 2.4传感器的安装 (16) 2.5使用方法 (16) 2.7红外传感器输入输出调试程序 (17)
常见问题解决 一、舵机电机调速原理及如何加快电机速度 常见舵机电机一般都为永磁直流电动机，如直流有刷空心杯电机。直流电动机有线形的转速-转矩特性和转矩-电流特性，可控性好，驱动和控制电路简单，驱动控制有电流控制模式和电压控制两种模式。舵机电机控制实行的是电压控制模式，即转速与所施加电压成正比，驱动是由四个功率开关组成H桥电路的双极性驱动方式，运用脉冲宽度调制（PWM）技术调节供给直流电动机的电压大小和极性，实现对电动机的速度和旋转方向（正/反转）的控制。电机的速度取决于施加到在电机平均电压大小，即取决于PWM驱动波形占空比（占空比为脉宽/周期的百分比）的大小，加大占空比，电机加速，减少占空比电机减速。 所以要加快电机速度：1、加大电机工作电压；2、降低电机主回路阻值，加大电流；二者在舵机设计中要实现，均涉及在满足负载转矩要求情况下重新选择舵机电机。 二、数码舵机的反应速度为何比模拟舵机快 很多模友错误以为：“数码舵机的PWM驱动频率300Hz比模拟舵机的50Hz高6倍，则舵机电机转速快6倍，所以数码舵机的反应速度就比模拟舵机快6倍” 。这里请大家注意占空比的概念，脉宽为每周期有效电平时间，占空比为脉宽/周期的百分比，所以大小与频率无关。占空比决定施加在电机上的电压，在负载转矩不变时，就决定电机转速，与PWM的频率无关。 模拟舵机是直流伺服电机控制器芯片一般只能接收50Hz频率（周期20ms）~300Hz左右的PWM外部控制信号，太高的频率就无法正常工作了。若PWM外部控制信号为50Hz，则直流伺服电机控制器芯片获得位置信息的分辨时间就是20ms，比较PWM控制信号正比的电压与反馈电位器电压得出差值,该差值经脉宽扩展(占空比改变,改变大小正比于差值)后驱动电机动作，也就是说由于受PWM外部控制信号频率限制，最快20ms才能对舵机摇臂位置做新的调整。 数码舵机通过MCU可以接收比50Hz频率（周期20ms）快得多的PWM外部控制信号，就可在更短的时间分辨出PWM外部控制信号的位置信息，计算出PWM信号占空比正比的电压与反馈电位器电压的差值，去驱动电机动作，做舵机摇臂位置最新调整。 结论：不管是模拟还是数码舵机，在负载转矩不变时，电机转速取决于驱动信号占空比大小而与频率无关。数码舵机可接收更高频率的PWM外部控制信号，可在更短的周期时间后获得位置信息，对舵机摇臂位置做最新调整。所以说数码舵机的反应速度比模拟舵机快，而不是驱动电机转速比模拟舵机快。 三、数码舵机的无反应区范围为何比模拟舵机小
飞思卡尔--智能车舵机讲解
2.2 舵机的安装 完成了玩具车的拆卸之后要做的第二步就是安装舵机，现在市场上卖的玩具车虽然也具有转向 功能，但是前轮的转向多是依靠直流电机来驱动，无论向哪个方向转都是一下打到底，无法控制转 过固定的角度，因此根据我们的设计需求，需要将原有的转向部分替换成现有的舵机，以实现固定 转角的转向。舵机的实物图如图 2.1所示。 需要说明的是由于小车系玩具车改装，在安装舵机是需要合理的利用小车的结构，将舵机安装 牢固，同时还需注意合理利用购买舵机是附赠的齿轮，从而将舵机固定在合适的位置。舵机的安装 方式有俯式、卧式多种，不同的安装方法力臂长短、响应速度都有所不同，这一点请自己根据实际 情况合理选择，图 2.2 为舵机的安装图。 5
图 2.1 舵机实物图图 2.2 舵机安装图 舵机安装过程中有一点需要尤其注意，由于舵机不是360°可转的，因此必须保证车轮左右转 的极限在舵机的转角范围之内。 舵机安装完毕之后就可以对小车的转角进行控制了，但是由于玩具车的车体设计往往限制了小 车的转角，因此可以对小车进行局部的“破坏”来增大前轮的转角，要知道在比赛中追求速度的同 时一个大的转角对小车的可控性会有一个很大的提升，如图2.3 所示，就是对增加小车转角的一个 改造，这是我在去年小车比赛中的用法。将阻碍前轮转角的一部分用烙铁直接烫掉。 但是这种做法也有风险，由于你的改造会破坏小车的整体 7
结构，有可能会对小车的硬件结构造 成破坏，因此如果你的小车在改造之后显得过于脆弱的话那你就要对你的小车采取些加固措施了。 3.4 舵机转向模块设计 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，无论是在硬件还是软件舵机设计是小车控制部分的重要组成部分，舵机的主要工作流程 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。图 3.11 为舵机的实物图。 7
舵机的构造和原理 2008-06-20 08:50:29 来源: 作者: 【大中小】评论：0条 前言 舵机是遥控模型控制动作的动力来源，不同类型的遥控模型所需的舵机种类也随之不同。如何审慎地选择经济且合乎需求的舵机，也是一门不可轻忽的学问。 本文章主要探讨适合各等级直升机各工作部位所使用的舵机，至於其它种类的模型，如飞机、车、船，则不在本篇文章讨论范围之内。 舵机的构造 舵机主要是由外壳、电路板、无核心马达、齿轮与位置检测器所构成。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判断转动方向，再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跟着改变，测量电阻值便可知转动的角度。 一般的伺服马达是将细铜线缠绕在三极转子上，当电流流过线圈时便会产生磁场，与转子外围的磁铁产生排斥作用，进而产生转动的作用力。依据物理学原理，物体的转动惯量与质量成正比，因此要转动质量愈大的物体，所需的作用力也愈大。舵机为求转速快、耗电小，於是将细铜线缠绕成极薄的中空圆柱体，形成一个重量极轻的五极中空转子，并将磁铁置於圆柱体内，这就是无核心马达。
为了适合不同的工作环境，有防水及防尘设计的舵机。并且因应不同的负载需求，舵机的齿轮有塑胶及金属的区分。较高级的舵机会装置滚珠轴承，使得转动时能更轻快精准。滚珠轴承有一颗及二颗的区别，当然是二颗的比较好。 目前新推出FET舵机，主要是采用FET(Field Effect Transistor)场效电晶体。FET具有内阻低的优点，因此电流损耗比一般电晶体少。
上海FUNFLY回来，拿到了亚拓最新款的450L，开箱贴前面有模友发了不少了，这里就不再啰嗦了，直接装机，并同大家分享一下装机过程。本人水平有限，如有错误，欢迎大家指正。 以下是装机可能会用到的工具，事先准备好，方便使用。 照片中的工具分别为502胶水，T22螺丝胶，润滑脂，电池（调试电子设备用），舵机测试仪，内六角螺丝刀，简易内六角螺丝刀，十字螺丝刀，小剪刀，数字螺距尺，十字盘调平器，球头钳。拍完照片，发现忘记了还需要游标卡尺，呵呵呵！其中简易六角螺丝刀，十字螺丝刀，T22螺丝胶为套装内包含，其他需要自备。 打开旋翼头零件包装袋，里面所有零件如下
拆散全部零件，照片中为单边桨夹及其零件，为方便大家更换零件，特地标注了一下配件编号，后面的装机照片中，标注了编号的零件都是同现在的450通用的。没有标注的为450L的专用零件。这里特别说明一下，亚拓原厂预装的零件全部为假组合，需要自行拆散重新安装打胶 将横轴垫圈装入中联
将润滑脂均匀的涂抹在止推轴承上 组合好止推轴承，两边的垫片上分别标记有 IN和OUT，其中标记IN的那边朝向桨夹内侧安装
横轴螺丝套上垫片，打一点T22，注意不要太多，螺丝前面3-4个丝口涂上螺丝胶即可。新款的横轴螺丝为M2.5*6mm，安装时需要使用2.0mm的螺丝刀 将滚珠轴承，止推轴承垫片，止推轴承，依此穿入横轴，并拧入横轴螺丝
搞定 把安装好轴承的横轴穿入大桨夹，不要遗漏大桨夹和中联之间的那个铝套
将横轴穿入中联，在横轴表面涂抹适当润滑油 将另一边的桨夹，按照上面的顺序，安装好轴承，并穿入横轴，拧入横轴螺丝。使用两把螺丝刀，锁紧横轴螺丝
舵机的控制方式和工作原理介绍 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（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。目前在高档遥控玩具，如航模，包括飞机模型，潜艇模型；遥控机器人中已经使用得比较普遍。舵机是一种俗称，其实是一种伺服马达。 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。当然我们可以不用去了解它的具体工作原理，知道它的控制原理就够了。就象我们使用晶体管一样，知道可以拿它来做开关管或放大管就行了，至于管内的电子具体怎么流动是可以完全不用去考虑的。 舵机的控制： 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--------------0度； 1.0ms------------45度； 1.5ms------------90度； 2.0ms-----------135度； 2.5ms-----------180度； 这只是一种参考数值，具体的参数，请参见舵机的技术参数。 小型舵机的工作电压一般为4.8V或6V，转速也不是很快，一般为0.22/60度或0.18/60度，所以假如你更改角度控制脉冲的宽度太快时，舵机可能反应不过来。如果需要更快速的反应，就需要更高的转速了。
智能车的制作中,看经验来说,舵机的控制是个关键.相比驱动电机的调速,舵机的控制对于智能车的整体速度来说要重要的多. PID算法是个经典的算法,一定要将舵机的PID调好,这样来说即使不进行驱动电机的调速(匀速),也能跑出一个很好的成绩. 机械方面: 从我们的测试上来看,舵机的力矩比较大,完全足以驱动前轮的转向.因此舵机的相应速度就成了关键.怎么增加舵机的响应速度呢?更改舵机的电路?不行,组委会不允许.一个非常有效的办法是更改舵机连接件的长度.我们来看看示意图: 从上图我们能看到,当舵机转动时,左右轮子就发生偏转.很明显,连接件长度增加,就会使舵机转动更小的转角而达到同样的效果.舵机的特点是转动一定的角度需要一定的时间.不如说(只是比喻,没有数据),舵机转动10度需要2ms,那么要使轮子转动同样的角度,增长连接件后就只需要转动5度,那么时间是1ms,就能反应更快了.据经验,这个舵机的连接件还有必要修改.大约增长0.5倍~2倍. 在今年中,有人使用了两个舵机分别控制两个轮子.想法很好.但今年不允许使用了.
接下来就是软件上面的问题了. 这里的软件问题不单单是软件上的问题,因为我们要牵涉到传感器的布局问题.其实,没有人说自己的传感器布局是最好的,但是肯定有最适合你的算法的.比如说,常规的传感器布局是如下图: 这里好像说到了传感器,我们只是略微的一提.上图只是个示意图,意思就是在中心的地方传感器比较的密集,在两边的地方传感器比较的稀疏.这样做是有好处的,大家看车辆在行驶到转弯处的情况: 相信看到这里，大家应该是一目了然了，在转弯的时候，车是偏离跑道的，所以两边比较稀疏还是比较科学的，关于这个，我们将在传感器中在仔细讨论。 在说到接下来的舵机的控制问题，方法比较的多，有人是根据传感器的状态,运用查表法差出舵机应该的转角,这个做法简单,而且具有较好的滤波"效果",能够将错误的传感器状态滤掉;还有人根据计算出来的传感器的中心点(比
舵机和伺服电机有什么区别 舵机和伺服电机有什么区别伺服主要靠脉冲来定位，基本上可以这样理解，伺服电机接收到1个脉冲，就会旋转1个脉冲对应的角度，从而实现位移，因为，伺服电机本身具备发出脉冲的功能，所以伺服电机每旋转一个角度，都会发出对应数量的脉冲，这样，和伺服电机接受的脉冲形成了呼应，或者叫闭环，如此一来，系统就会知道发了多少脉冲给伺服电机，同时又收了多少脉冲回来，这样，就能够很精确的控制电机的转动，从而实现精确的定位，可以达到0.001mm。 那么舵机是什么呢？舵机是个俗称，是玩航模、船模的人起的。因为这种电机比较常用于舵面操纵。所谓舵机，其实就是个低端的伺服电机系统，它也是最常见的伺服电机系统，因此英文叫做Servo，就是Servomotor的简称。它将PWM信号与滑动变阻器的电压相比对，通过硬件电路实现固定控制增益的位置控制。也就是说，它包含了电机、传感器和控制器，是一个完整的伺服电机（系统）。价格低廉、结构紧凑，但精度很低，位置镇定能力较差，能够满足很多低端需求。 舵机类型船用舵机目前多用电液式，即液压设备由电动设备进行遥控操作。有两种类型：一种是往复柱塞式舵机，其原理是通过高低压油的转换而做功产生直线运动，并通过舵柄转换成旋转运动。另一种是转叶式舵机，其原理是高低压油直接作用于转子，体积小而高效，但成本较高。 舵机构造舵机主要是由外壳、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。一般的伺服马达是将细铜线缠绕在三极转子上，当电流流经线圈时便会产生磁场，与转子外围的磁铁产生排斥作用，进而产生转动的作用力。依据物理学原理，物体的转动惯量与质量成正比，因此要转动质量愈大的物体，所需的作用力也愈大。舵机为求转速快、
舵机测试实验报告 张冲 一、实验目的 为了较好的设计旋翼无人机的舵机控制系统，必须首先确定舵机的旋转精度，舵机精度的高低直接影响控制的精度。如果舵机的精度达到1°，那么我们现有的控制方式将能很好的实现舵机的控制，从而保证旋翼无人机控制系统的精度。如果达不到1°，那么我们需要根据舵机的实际精度来改进控制方式，使其尽可能的满足旋翼无人机的控制要求。所以我们设计了这个舵机测试实验来验证S3156型舵机精度能否达到1°。 二、实验原理 如图1，舵机的控制信号是脉冲宽度调制(Pulse Wide Modulator，PWM)信号，利用占空比的变化改变舵机的位置。 图1 PWM控制信号(左图) 实测得PWM信号(右图) 受到舵机测试仪给出的PWM控制信号之后，与舵机相连的指针将发生偏转，偏转变化 量将通过转台刻度读出。如果舵机输出位置精度达到1 ，则满足设计要求。 图2舵机精度测试平台
三、实验步骤 1、把舵机固定在转台中央，使得舵机的转子与转台的圆心重合 2、把舵机输入端与PWM波输出卡的一路输出端相连 3、用网线把PWM波输出卡的主机和电脑连接起来（如图3） 4、打开电脑基于labview的PWM波控制界面，测试舵机在逆时针方向上从-30°到30°的线性特性，然后测试舵机在顺时针方向上从30°到-30°的线性特性，记录每组试验结果。 5、通过第4步实验得出的舵机偏转角度每改变1°时，占空比的改变量，来测试舵机转向1°时的实际偏转角度，即舵机的死区测试。 图3 系统连线实拍图 四、实验器材 S3156高精度舵机，PWM波输出卡，PWM波输出卡主机，电脑，转台，稳压电源，导线。 五、实验数据 因为舵机变向时有明显的死区，所以我们把实验分成顺时针转动和逆时针转动时分别测试舵机两个转向上的线性特性，然后第二阶段再测试死区的大小。 逆时针旋转顺时针旋转 偏转角度占空比偏转角度占空比 -30 0.4606 30 0.7879 -29 0.4657 29 0.7828 -28 0.4707 28 0.7778 -27 0.4758 27 0.7728 -26 0.4808 26 0.7678 -25 0.4859 25 0.7628 -20 0.5112 20 0.7376
辉盛SG90 9g舵机 1、什么是舵机： 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（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。目前在高档遥控玩具，如航模，包括飞机模型，潜艇模型；遥控机器人中已经使用得比较普遍。舵机是一种俗称，其实是一种伺服马达。 SG90 红 - 正（5V） 棕 - 负 橙 - 信号
2、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。当然我们可以不用去了解它的具体工作原理，知道它的控制原理就够了。就象我们使用晶体管一样，知道可以拿它来做开关管或放大管就行了，至于管内的电子具体怎么流动是可以完全不用去考虑的。 3、舵机的控制： 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 ---------- 0度； 1.0ms ---------- 45度； 1.5ms ---------- 90度； 2.0ms ---------- 135度； 2.5ms ---------- 180度；
常用于机器人的电机有直流电机，步进电机，伺服电机。 直流电机：用于驱动机器人的移动，加上电源后，电机将一直转动，颠倒电机的电源和地线就会改变电机的转动方向。价格便宜，适用于大多数机器人应用。 点击参见：直流电机的H桥驱动原理和驱动电路选择 步进电机：也是直流电机的一种，步进电机内部有多个线圈，同时给一个或两个线圈加电，电机将转过一定的角度，要想电机连续转动，就要依次给给个线圈加电，加电的过程就是给电机施加 脉冲电流的过程。改变脉冲的频率就改变了电机的转速，改变施加脉冲的顺序就改变了电 机的转动方向。用于机器人需要位置控制的场合，如机械臂。 点击参见：步进电机的驱动原理和驱动电路 步进电机分类和选择 伺服电机：一个连续转动的直流电机，加一个闭环反馈控制的回路，以实现精确的位置控制。舵机即是伺服电机的一种，常用于飞机模型中用于转向控制。可用于驱动机器人的腿，手臂，头部和 其他肢体。 点击参见：数码舵机的原理与故障分析 点击参见：舵机的原理与单片机的控制
电机的技术参数 １、电机的电压 电压是选择直流电机的一个重要参数，小型的趣味机器人用的直流电机一般为１.５v－６v， 在这个电压范围内电机都可以工作，电压越高，转速越高。也有采用固定电压的高质量的电 机，如１２Ｖ，２４Ｖ直流电机。一般情况下电机都可以在高于或低于其工作电压的情况下 运行，如１２Ｖ电机，可以在８v下工作，但转速降低，输出转矩变小，电机无力。如果长 时间在高于其工作电压３０％－４０％的电压下工作，电机线圈会发热，可能使电机永久 损坏。 ２、电机的电流 空载电流：指电机不加轮胎及其他任何负载的情况下的电流。 负载电流：指加上轮胎，和其他重物下电机工作的电流。 通常空载的电流很小，负载电流是其实际工作的电流，是选择驱动电路的依据。当电机的负 载超过了电机所能承受的最大值时，电机将停止转动，电流不再增加，这就是堵转。 ３、电机的转速 指的是电机的主轴每分钟转过的转数。单位为转数／分钟（r/min），机器人需要的电机转速 一般在100-200转每分钟，甚至更低的转数，而一般的直流电机的转速在4000～7000转每 分钟，无法直接在机器人上使用，必须经过降速。可以自己设计齿轮比来降速，也可以采用 现成的减速齿轮箱。 4、转矩 就是电机能够带动多大的负载，转矩越大电机越有劲。额定转矩：电机在正常工作下能够驱动负载的大小。测量方法是在电机轴上固定一个杠杆，杠杆上挂上重物，让电机带动重物旋转。 单位为g/cm，单位厘米所能带动的重物克数越大，转矩也就越大。 文章网址： https://www.doczj.com/doc/5e16726732.html,/wqb_lmkj/blog/item/41249a100292d2195aaf5394.html?timeStamp=1316176239437
课程设计项目说明书 舵机控制型机器人设计 学院机械工程学院 专业班级2013级机械创新班 姓名吴泽群王志波谢嘉恒袁土良指导教师王苗苗 提交日期 2016年4 月1日
华南理工大学广州学院 任务书 兹发给2013级机械创新班学生吴泽群王志波谢嘉恒袁土良 《产品设计项目》课程任务书，内容如下： 1. 题目：舵机控制型机器人设计 2.应完成的项目： 1.设计舵机机器人并实现运动 2.撰写机器人说明书 3.参考资料以及说明： [1] 孙桓.机械原理[M].北京.第六版;高等教育出版社，2001 [2] 张铁，李琳，李杞仪.创新思维与设计[M].国防工业出版社，2005 [3] 周蔼如.林伟健.C++程序设计基础[M].电子工业出版社.北京.2012.7 [4] 唐增宏.常建娥.机械设计课程设计[M].华中科技大学出版社.武汉.2006.4 [5] 李琳.李杞仪.机械原理[M].中国轻工业出版社.北京.2009.8 [6] 何庭蕙.黄小清.陆丽芳.工程力学[M].华南理工大学.广州.2007.1 4.本任务书于2016 年2 月27 日发出，应于2016 年4月2 日前完 成，然后提交给指导教师进行评定。 指导教师（导师组）签发2016年月日
评语： 总评成绩： 指导教师签字： 年月日
目录 摘要 (1) 第一章绪论 (2) 1.1机器人的定义及应用范围 (2) 1.2舵机对机器人的驱动控制 (2) 第二章舵机模块 (3) 2.1舵机 (3) 2.2舵机组成 (3) 2.3舵机工作原理 (4) 第三章总体方案设计与分析 (6) 3.1 机器人达到的目标动作 (6) 3.2 设计原则 (6) 3.3 智能机器人的体系结构 (6) 3.4 控制系统硬件设计 (6) 3.4.1中央控制模块 (7) 3.4.2舵机驱动模块 (7) 3.5机器人腿部整体结构 (8) 第四章程序设计 (9) 4.1程序流程图 (9) 4.2主要中断程序 (9) 4.3主程序 (11) 参考文献 (13) 附录 (14) 一．程序 (14) 二．硬件图 (17)