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乐橙舵机转速与电压之间的关系

发布日期:2021-05-06 03:42

  舵机 在自动控制场合被广泛应用。舵机的输出力矩、转动速度、命令更新频率等标准了舵机的工作性能。在 全国大学生智能车竞赛中 ,大多数车模作品的方向控制都使用了舵机控制。在赛道上运行的车模速度,在 控制参数设置 合理的情况下,最高速度取决于舵机的响应速度。

  通常,舵机的运行取决于 舵机特有的脉冲指令高电平时间宽度 ,而与脉冲指令的频率无关。所以控制舵机的脉冲波形与控制电机运行的PWM波形的作用是不同的。

  舵机内部具有驱动电路板,乐橙,保证输出角度与脉冲指令的宽度之间呈现比例关系。舵机输出转角速度则取决于舵机本身内部机械结构、电机的性能、工作电压等各种因素。

  由于舵机的转速与指令无关,所以从本质上讲, 舵机不是一个线性模型 。当舵机转动角度越大,它的动态非线舵机转动速度与工作电压

  舵机的转动速度越快,在智能车竞赛中车模控制性能就会越好。正好手边测试了一个 角度编码器 ST-3806-15-RS ,它有每周15bit的角度分辨率。这款角度编码器用于一款 双轴机械臂 的控制中。现在正好可以用它来测试舵机转动的角度、角速度。依次来分析舵机工作电压与执行速度之间的关系。

  选择S-D5舵机,使用橡胶套管将舵机输出轴与角度编码器连接在一起。使用机械平台将它们固定、共轴。使用 角度编码器 ST-3806-15-RS 测试电路模块来读取角度传感器的数值,控制多级的转动。

  给定舵机脉冲指令,从1000us突变到2000us。舵机顺时针旋转60。在这个过程中,采集角度的速率为3ms,读取200个。得到的角度曲线如下:

  取角度上升线性部分(距离最下,最上各5%的余量),进行线性拟合。再计算拟合直线与最小角度、最大角度对应的时间交点。使用这个交点之间的时间差作为舵机的执行时间。执行时间的倒数可以反映舵机输出角速度。

  下面使用数控直流电源调节舵机工作电压,从4.0V ~ 6V,分成20个工作电压点。在每个工作电压点,测量舵机的转动曲线,使用上面的方法,获得舵机的转动时间。

  下图给出了舵机转动时间与工作电压测量的数据曲线。工作电压越高,舵机执行时间就越短。

  将上述时间取倒数(1000/time(ms)),可以获得下面的舵机转动相对速度与工作电压之间的关系。大体可以看到舵机执行速度与工作电压成正比。

  为了提高多级的执行速度,可以在舵机允许的工作电压范围内尽可能提高舵机的工作电压;

  为了避免高的工作电压对舵机内部的电路过压的影响,需要在舵机工作电源进行必要的限幅和稳压。

  此外,还可以通过在舵机输出轴,增加执行悬臂的长度,来通过机械放大提高舵机控制车模前轮转向的速度。