航模舵机(伺服电机)控制原理(精).doc

航模舵机控制原理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 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 ~ s 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 度; ------------45 度; ------------90 度; -----------135 度; -----------180 度; 请看下形象描述吧: 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 或 6V ,转速也不是很快,一般为 度或 0 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 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关了。一些前辈喜欢用 555 来调舵机的驱动脉冲, 如果只是控制几个点位置伺服好像是可以这么做的, 可以多用几个开关引些电阻出来调占空比, 这么做简单吗, 应该不会啦, 调试应该是非常麻烦而且运行也不一定可靠的。其实主要还是他那个年代, 单片机这东西不流行呀, 哪里会哟! 使用传统单片机控制舵机的方案也有很多,多是利用定时器和中断的方式来完成控制的,这样的方式控制 1 个舵机还是相当有效的, 但是随着舵机数量的增加, 也许控制起来就没有那么方便而且可以达到约 2 微秒的脉宽控制精度了。听说 AVR 也有控制 32 个舵机的试验板, 不过精度能不能达到 2 微秒可能还是要泰克才知道了。其实测试起来很简单, 你只需要将其控制信号与示波器连接,然后让试验板输出的舵机控制信号