详细的舵机控制原理资料

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1、目录一．舵机PWM信号介绍11．PWM信号的定义12．PWM信号控制精度制定2二．单舵机拖动及调速算法31．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42．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63．DAV的定义74．DIV的定义75．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101．控制要求102．注意事项103．8路PWM信号发生算法解析114．N排序子程序RAM的制定125．N差子程序解

2、析136．关于扫尾问题14（1）提出扫尾的概念14（2）扫尾值的计算1414/1514一．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

3、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；图1-1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

4、很好、很紧密。14/15142．PWM信号控制精度制定我们采用的是8位AT89C52CPU，其数据分辨率为256，那么经过舵机极限参数实验，得到应该将其划分为250份。那么0.5mS---2.5Ms的宽度为2mS=2000uS。2000uS÷250=8uS则：PWM的控制精度为8us我们可以以8uS为单位递增控制舵机转动与定位。舵机可以转动185度，那么185度÷250=0.74度，则：舵机的控制精度为0.74度图1-21DIV=8uS;250DIV=2mS时基寄存器内的数值为：（#01H）01----（#0FAH）250。共185度，分为250个

5、位置，每个位置叫1DIV。则：185÷250=0.74度/DIVPWM上升沿函数：0.5mS+N×DIV0uS≤N×DIV≤2mS0.5mS≤0.5Ms+N×DIV≤2.5mS14/1514二．单舵机拖动及调速算法1．舵机为随动机构（1）当其未转到目标位置时，将全速向目标位置转动。（2）当其到达目标位置时，将自动保持该位置。所以对于数字舵机而言，PWM信号提供的是目标位置，跟踪运动要靠舵机本身。（3）像HG0680这样的模拟舵机需要时刻供给PWM信号，舵机自己不能锁定目标位置。所以我们的控制系统是一个目标规划系统。（1）HG14-M舵机的位置控制方

6、法舵机的转角达到185度，由于采用8为CPU控制，所以控制精度最大为256份。目前经过实际测试和规划，分了250份。具体划分参见《250份划分原理》。将0—185分为250份，每份0.74度。控制所需的PWM宽度为0.5ms—2.5ms，宽度2ms。2ms÷250=8us；所以得出：PWM信号=1度/8us；0.5ms-2.5ms0.5ms-30ms舵机角度=0.74×NPWM=0.5+N×DIV；（DIV=8us）角度04590135180N03E7DBBFAPWM0.5ms1ms1.5ms2ms2.5ms14/1514（2）HG14-M舵机的运

7、动协议舵机的转动方向为:逆时针为正转ΦΦ对应N值N=#00H，Φ=0度N=#F5H，Φ=180度1≤N≤245运动时可以外接较大的转动负载，舵机输出扭矩较大，而且抗抖动性很好，电位器的线性度较高，达到极限位置时也不会偏离目标。14/15142．目标规划系统的特征（1）舵机的追随特性角度фB△ффA舵机的转速为ω△T时间①舵机稳定在A点不动；②CPU发出B点位置坐标的PWM信号；③舵机全速由A点转向B点；△T=△ф÷ω△ф=фB-фA④CPU发出B点PWM信号后，应该等待一段时间，利用此时间舵机才能转动至B点。那么，具体的保持（等待）时间如何来计算，

8、如下讲解：令：保持时间为Tｗ当Tｗ≥△T时，舵机能够到达目标，并有剩余时间；当Tｗ≤△T时，舵机不能到达目标；理论上：当T