舵机控制详解：PWM信号与调速算法

"这篇资料详细介绍了舵机的控制原理，特别是PWM信号的使用以及舵机在不同场景下的应用。" 舵机是一种常见的伺服执行机构，广泛应用于机器人、无人机和模型制作等领域。舵机的主要控制方式是通过脉宽调制（PWM）信号来实现角度定位和速度调整。 一．舵机PWM信号介绍 PWM信号是一种周期性变化的数字信号，其脉冲宽度决定了舵机的转动角度。对于传统模型行业的舵机，如北京汉库的HG14-M舵机，PWM信号的上升沿通常为0.5mS，脉宽在0.5mS至2.5mS之间变化，对应的舵机角度范围是0°到180°。下降沿时间不作严格要求，一般设定为0.5mS。PWM信号的周期为1mS，每个周期内脉宽的变化决定了舵机转动的角度精度。舵机控制精度可以通过调整PWM信号的占空比来实现，例如1DIV等于8uS，250DIV等于2mS，舵机可以实现0.74度/DIV的精度。 二．单舵机拖动及调速算法 1. 舵机为随动机构 HG14-M舵机支持位置控制和运动协议，能够根据接收到的PWM信号快速准确地定位到相应角度，并具有位置自锁和跟踪能力。 2. 目标规划系统的特征 - 舵机的追随特性：舵机能根据输入的PWM信号实时调整角度，达到设定的目标位置。 - ω值测定与计算：ω值表示舵机的转动速度，通过实验或理论计算可以得出。 - 双摆试验验证：通过双摆系统测试舵机的动态响应和稳定性，确保其在实际应用中的表现。 3. 单舵机调速算法 调速算法主要涉及PWM脉宽的改变，当脉宽减小，舵机转动速度下降，反之则增加。极限下降沿PWM脉宽设定可以防止舵机超速运行，确保安全。 三．8舵机联动单周期PWM指令算法 1. 控制要求 在多舵机系统中，需要同步控制多个舵机，确保它们在同一时间完成指定动作，这需要精确的PWM指令算法。 2. 注意事项 为避免干扰和同步问题，必须合理分配每个舵机的PWM信号，并处理好扫尾问题，确保所有舵机在结束动作时能够同步回到初始位置。 3. PWM信号发生算法解析 通过N排序子程序和N差子程序设计，实现8路PWM信号的生成和同步，确保每个舵机接收到正确的时间序列信号。 4. 扫尾问题 - 扫尾概念：在完成一系列动作后，舵机返回到起始位置的过程。 - 扫尾值计算：根据舵机的动态特性，计算出返回初始位置所需的PWM脉宽。 总结，这篇文章深入浅出地阐述了舵机的PWM控制原理，包括信号定义、精度制定、舵机的动态特性和多舵机联动控制策略，为理解和应用舵机提供了扎实的基础。