舵機(jī)測(cè)試實(shí)驗(yàn)報(bào)告

舵機(jī)測(cè)試實(shí)驗(yàn)報(bào)告張沖一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康臑榱溯^好的設(shè)計(jì)旋翼無(wú)人機(jī)的舵機(jī)控制系統(tǒng)，必須首先確定舵機(jī)的旋轉(zhuǎn)精度，舵機(jī)精度的高低肓接影響控制的精度。如果舵機(jī)的精度達(dá)到1°,那么我們現(xiàn)有的控制方式將能很好的實(shí)現(xiàn)舵機(jī)的控制，從而保證旋翼無(wú)人機(jī)控制系統(tǒng)的精度。如果達(dá)不到1°,那么我們需要根據(jù)舵機(jī)的實(shí)際精度來(lái)改進(jìn)控制方式，使其盡可能的滿足旋翼無(wú)人機(jī)的控制要求。所以我們?cè)O(shè)計(jì)了這個(gè)舵機(jī)測(cè)試實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證S3156型舵機(jī)精度能否達(dá)到1°。二、 實(shí)驗(yàn)原理如圖1,舵機(jī)的控制信號(hào)是脈沖寬度調(diào)e>J（PulseWideModulator,PWM）信號(hào)，利用占空比的變化改變舵機(jī)的位置。| 18ni$<=F<20ins || 18ni$<=F<20ins |r圖1PWM控制信號(hào)（左圖）實(shí)測(cè)得PWM信號(hào)（右圖）受到舵機(jī)測(cè)試儀給出的PWM控制信號(hào)2后，與舵機(jī)相連的指針將發(fā)生偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)變化最將通過(guò)轉(zhuǎn)臺(tái)刻度讀出。如果舵機(jī)輸出位置精度達(dá)到1°,則滿足設(shè)計(jì)要求。斛舵機(jī)基座三、實(shí)驗(yàn)步驟圖2舵機(jī)精度測(cè)試平臺(tái)圖2舵機(jī)精度測(cè)試平臺(tái)1、 把舵機(jī)固定在轉(zhuǎn)臺(tái)屮央，使得舵機(jī)的轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)臺(tái)的圓心重合。2、 把舵機(jī)輸入端連接到舵機(jī)測(cè)試儀的輸岀端，把舵機(jī)測(cè)試儀接上電源3、 把測(cè)試儀的輸出端連上示波器，系統(tǒng)連接完成如下圖3。4、 打開(kāi)示波器電源，手動(dòng)微調(diào)一下舵機(jī)測(cè)試儀，使其偏轉(zhuǎn)角度盡可能的小，用游標(biāo)轉(zhuǎn)盤(pán)精確的量出偏轉(zhuǎn)的角度并記錄下來(lái)；從示波器上讀出PWM波的周期以及高電平部分持續(xù)時(shí)間,并記錄下來(lái)。先從0°一直測(cè)到30°,然后再?gòu)?°測(cè)到?30°。圖3系統(tǒng)連線實(shí)拍圖四、實(shí)驗(yàn)器材示波器，S3156高精度舵機(jī)，舵機(jī)測(cè)試儀，轉(zhuǎn)臺(tái)，電源，導(dǎo)線。舵機(jī)具體的選擇標(biāo)準(zhǔn)如下：1、 質(zhì)量在10g以內(nèi)的微型數(shù)字舵機(jī)，盡量減少RUAV總重2、 速度0.15/60°（即舵機(jī)偏轉(zhuǎn)60°需要0.15）左右3、輸出力矩Msew>0.23kg?cm

.7i\實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)30°逆時(shí)針回轉(zhuǎn)30°PWM波占空比△舵機(jī)輸出PWM波山空比A舵機(jī)輸岀輸入時(shí)間角度&（單輸入時(shí)間角度。（單￡（單位：°）叫（單位：°）位：ms）位：ms）1.539.27%0.31.549.33%-2.11.519.15%1.51.569.45%-5.71.499.03%2.91.589.58%-7.61.478.91%4.51.599.64%-9.41.46&85%6.31.619.76%-10.81.448.73%7.01.629.82%-12.51.438.67%8.41.649.94%-14.01.41&56%9.11.6610.06%-15.81.408.48%11.11.6710.12%-16.61.388.36%12.51.6910.24%-17.91.378.30%14.21.7010.30%-19.41.358.18%15.71.7210.42%-21.21.338.06%17.31.7410.55%-22.51.328.00%19.11.7510.61%-23.71.307.88%20.71.7710.73%-25.61.287.76%22.51.7810.79%-27.01.277.70%24.01.8010.91%-28.41.257.58%25.91.8211.03%-29.81.247.52%27.11.8311.09%-31.91.227.39%2&91.8511.21%-33.51.207.27%30.11.197.21%31.91.177.09%33.9其中，PWM波周期是恒值T=16.5/^v,電源輸出電壓U=5V。六、數(shù)據(jù)處理1、用matlab對(duì)43組輸入輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行描點(diǎn)和一階|山線擬合（如圖4）：

輸入輸出曲線deta（單位:%）圖4由測(cè)試結(jié)果可知，PWM波的占空比與舵機(jī)的輸出角度呈良好的線性關(guān)系，擬合的一階曲線函數(shù)為&=-16.41264+150.1945o2、求42組輸入輸出的差值的平均值（即在這個(gè)測(cè)試儀下的舵機(jī)精度）：△歹=△◎+…+40%2=1.60。=△（】+???臨=0.01619ms2〃/△歹=0.01012〃%七、總結(jié)手動(dòng)控制舵機(jī)測(cè)試儀只能時(shí)舵機(jī)的精度保持在1.6°,達(dá)不到1°的理想要求。但是由△乙與△歹的比值可知每變動(dòng)0.01ms的PWM波的高電平持續(xù)時(shí)間舵機(jī)能變動(dòng)1°。由于這rl個(gè)實(shí)驗(yàn)使用的舵機(jī)測(cè)試儀的精度和手動(dòng)控制局限性，并不