【正文】 機(jī)、控制電路板等。舵機(jī)的輸出軸和位置反饋電位計(jì)是相連的，舵盤轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)，帶動(dòng)位置反饋電位計(jì)，電位計(jì)將輸出一個(gè)電壓信號(hào)到控制電路板，進(jìn)行反饋，然后控制電路板根據(jù)所在位置決定電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向和速度，浙江經(jīng)濟(jì)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文設(shè)計(jì) 5 從而達(dá)到目標(biāo)停止。例如電機(jī)就有有刷和無刷之分，齒輪有塑料和金屬之分，輸出軸有滑動(dòng)和滾動(dòng)之分，殼體有塑料和鋁合金之分，速度有 快速和慢速之分，體積有大中小三種之分等等，組合不同，價(jià)格也千差萬別。需要根據(jù)需要選用不同類型。電源有兩種規(guī)格，一是 ，一是 ，分別對(duì)應(yīng)不同的轉(zhuǎn)矩標(biāo)準(zhǔn)，即輸出力矩不同， 對(duì)應(yīng)的要大一些，具體看應(yīng)用條件；另外一根線是控制信號(hào)線， Futaba 的一般為白色， JR 的一般為桔黃色。但記住紅色為電源，黑色為地線，一般不會(huì)搞錯(cuò)。也就是說，給它提供一定的脈寬，它的輸出軸就會(huì)保持在一個(gè)相對(duì)應(yīng)的角度上，無論外界轉(zhuǎn)矩怎樣改變，直到給它提供一個(gè)另外寬度的脈沖信號(hào)，它才會(huì)改變輸出角度到新的對(duì)應(yīng)的位置上。由此可見，舵機(jī)是一種位置伺服的驅(qū)動(dòng)器，轉(zhuǎn)動(dòng)范圍不能超過 180 度，適用于那些需要角度不斷變化并可以保持的驅(qū)動(dòng)當(dāng)中。 常見的舵機(jī)廠家有： 日本的 Futaba、 JR、 SANWA 等，國產(chǎn)的有北京的新幻想、吉林的振華等。之所以用 3003 是因?yàn)檫@個(gè)型號(hào)是市場上最常見的，也是價(jià)格相對(duì)較便宜的一種（以下數(shù)據(jù)摘自 Futaba 產(chǎn)品手冊(cè)）。 () sec/60176。 三、單片機(jī)控制原理 正是舵機(jī)的控制信號(hào)是一個(gè)脈寬調(diào)制信號(hào)，所以很方便和數(shù)字系浙江經(jīng)濟(jì)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文設(shè)計(jì) 7 統(tǒng)進(jìn)行接口。這里介紹利用 51 系列單片機(jī)產(chǎn)生舵機(jī)的控制信號(hào)來進(jìn)行控制的方法，編程語言為 C51。程序用的是我的四足步行機(jī)器人，有刪改。 2051 有兩個(gè) 16 位的內(nèi)部計(jì)數(shù)器，我們就用它來產(chǎn)生周期 20 ms的脈沖信號(hào)，根據(jù)需要，改變輸出脈寬。以計(jì)數(shù)器 1 為例，先設(shè)定脈寬的初始值，程序中初始為 ，在 for 循環(huán)中可以隨時(shí)通過改變 a 值來改變，然后設(shè)定計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)初始值為 a，并置輸出 p12為高位。 include define uchar unsigned char define uint unsigned int uint a,b,c,d。 sbit p13=p1^3。 /*以下兩個(gè)函數(shù)為定時(shí)器中斷函數(shù) */ /*定時(shí)器 1，控制舵機(jī) 1，輸出引腳為 P12，可自定義 */ void timer0(void) interrupt 1 using 1 {p12=!p12。 /*20210 代表 20 ms，為一個(gè)周期的時(shí)間 */ TH0=(c/256)。 /*重新定義計(jì)數(shù)初值 */ if(c=500amp。c=2500)c=a。 /*判斷脈寬是否在正常范圍之內(nèi) */ } /*定時(shí)器 2，控制舵機(jī) 2，輸出引腳為 P13，可自定義 */ void timer1(void) interrupt 3 using 1 {p13=!p13。 TH1=(d/256)。 if(d=500amp。d=2500)d=b。 } /*主程序 */ void main(void) {TMOD=0x11。 p13=1。 b=1500。d=b。 TL0=(a%256)。 TL1=(b%256)。 ET0=1。EX0=1。 ET1=1。 PX0=0。PT1=1。/*設(shè)定中斷優(yōu)先級(jí) */ for(。因此如果忽略中斷時(shí)間，從另一個(gè)角度來講就是主程序和脈沖輸出是并行的，因此，只需要在主程序中按你的要求改變 a 值，例如讓 a 從 500 變化到 2500，就可以讓舵機(jī)從 0 度變化到 180 度。根據(jù)需要，選擇合適的延時(shí)，用一個(gè) a 遞增循環(huán)，可以讓舵機(jī)很流暢的轉(zhuǎn)動(dòng)，而不會(huì)產(chǎn)生像步進(jìn)電機(jī)一樣的脈動(dòng)。 舵機(jī)的速度決定于你給它的信號(hào)脈寬的變化速度。當(dāng)然，具體這一點(diǎn)一點(diǎn)到底是多少，就需要做試驗(yàn)了，不然的話，不合適的話，舵機(jī)浙江經(jīng)濟(jì)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文設(shè)計(jì) 11 就會(huì)向步進(jìn)電機(jī)一樣一跳一跳的轉(zhuǎn)動(dòng)了，嘗試改變這“一點(diǎn)”，使你的舵機(jī)運(yùn)動(dòng)更平滑。 四、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 軟件設(shè)計(jì)是舵機(jī)控制器設(shè)計(jì)的一大難點(diǎn) , 它的好壞直接影響整個(gè)系統(tǒng)的控制性能。在結(jié)構(gòu)上采用模塊化的設(shè)計(jì)思想 , 降低了程 序復(fù)雜度 , 從而提高了控制系統(tǒng)軟件的可讀性、可靠性和可移植性。整個(gè)控制系統(tǒng)軟件體系結(jié)構(gòu)圖如圖 1所示。因此在系統(tǒng)的調(diào)試過程中 , 先調(diào)試最內(nèi)的電流環(huán) , 當(dāng)性能滿足要求后 , 再調(diào)節(jié)速度環(huán)與位置環(huán) , 最終實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)目標(biāo) , 從而減小了 三環(huán)調(diào)節(jié)的耦合性 , 當(dāng)電流環(huán)和速度環(huán)的性能滿足要求后 , 此時(shí)可以專注于位置環(huán)參數(shù)的調(diào)整 , 而不改變其它兩環(huán)的調(diào)節(jié)參數(shù)。 位置環(huán)設(shè)計(jì) 位置環(huán)作為最外環(huán) , 直接決定舵機(jī)伺服控制系統(tǒng)的動(dòng)、靜態(tài)性能指標(biāo)。 系統(tǒng)的位置環(huán)調(diào)節(jié)選用 PID 參數(shù)模糊自整定算法 , 由模糊推理機(jī)和經(jīng)典 PID 控制器組成。系統(tǒng)采用此算法計(jì)算量較小 , 易于用單片機(jī)來實(shí)現(xiàn) , 提高了位置環(huán)的整體調(diào)節(jié)效果和實(shí)時(shí)性 , 具有良好的動(dòng)靜態(tài)性能。從系統(tǒng)的穩(wěn)定性、響應(yīng)速度、超調(diào)量和穩(wěn)態(tài)精度各方面考慮 , 三個(gè)參數(shù)的調(diào)整需考慮其相互之間的作用與關(guān)系。 圖 2 位置環(huán)流程圖 速度反饋 速度環(huán)與系統(tǒng)硬件沒有直接的關(guān)聯(lián) , 反饋速度由舵面位置的微分得到 , 這對(duì)反饋的位置信號(hào)有較高的要求。設(shè)舵面速度為 v, 位置為 S, 則有 : 浙江經(jīng)濟(jì)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文設(shè)計(jì) 14 引入不完全微分得 : 式中 : p 為微分算子 , k 為比例系數(shù) , 為慣性環(huán)節(jié)時(shí)間常數(shù)。 不完全微分法是采用一階低通數(shù)字濾波器對(duì)位置信號(hào)濾波后微分 , 因此具有一定的延遲。選取bangbang 控制點(diǎn)應(yīng)與剛切入的 P控制時(shí)的輸出量相等 , 以改善輸出的連續(xù)性與減小跳躍性。 電流反 饋 當(dāng)電流發(fā)生變化時(shí) , 系統(tǒng)須做出迅速響應(yīng) , 使輸出電流快速跟蹤給定信號(hào)的變化。電流環(huán)產(chǎn)生 PWM 調(diào)制信號(hào) , 控制功率驅(qū)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)電流調(diào)節(jié)的目的。當(dāng) 即電流誤差較小時(shí) , 采用 PI 算法以保證電流環(huán)精度。程序流程圖如圖 3b 所示。系統(tǒng)工作速度 扭矩、工作電流 扭矩曲線如圖 4 所示。圖 5b、圖 5c反應(yīng)了速 度環(huán)的跟蹤效果。 圖 5d 為電流環(huán) 0. 1~ 0. 3 A 的方波跟蹤響應(yīng) ,可看出動(dòng)態(tài)性能良好。同時(shí) , 本系統(tǒng)對(duì)深入了解 PIC單片機(jī)及直流伺服電機(jī)等控制系統(tǒng)也有很好的借鑒作用。 [ J]微特電機(jī) , 2021, ( 8 ) : 24 27. [ 9] .. 岑漢彬 , 楊宜民 . 足球機(jī)器人中電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的研究 [ J]. 微特電機(jī) . 2021, ( 1) : 11 13. [ 10 ] .. K im JH, Oh S J. A Fu zzy PID Con trol ler for n on linear and uncer..ta in system s. Soft Com put ing, 2021( 4 ) : 浙江經(jīng)濟(jì)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文設(shè)計(jì) 20 123 : 王志遠(yuǎn) ( 1983 ) , 男 , 碩士研究生 , 研究方向?yàn)楝F(xiàn)代控 制理論及應(yīng)用 , 從事無人機(jī)舵機(jī)控制系統(tǒng)研究。t agree with the disciplinary action your employer has taken against you ? your employer dismisses you and you think that you have been dism