舵機中的直流電機控制原理和方法

本文簡單介紹在舵機中的直流電機控制原理和方法。下圖是控制器原理圖，單片機選擇stm32f030，驅(qū)動選擇fm116b，ldo為lp2992，這個可以任意選擇兼容的芯片，電壓反饋端用tl431進行分流穩(wěn)壓，確保反饋電阻器供電電壓的穩(wěn)定。

舵機的工作原理很簡單，處理器實時獲取電阻器的ADC值來計算獲得當前的角度，如果與預期的角度一致，就不做任何操作，保持當前狀態(tài)；如果與預期角度不同，就計算出當前角度與預期角度的差值，然后通過PID算法計算出控制量，根據(jù)控制量輸出PWM控制電機旋轉(zhuǎn)，隨著電機旋轉(zhuǎn)，實時角度會越來越接近預期值，控制輸出也會越來越小，直到最后為0，就轉(zhuǎn)到了預期的位置。

本方案通過I2C接口獲取控制命令，可以實現(xiàn)比傳統(tǒng)模擬方式更多的功能。

PWM1和PWM2控制電機轉(zhuǎn)速和方向，當PWM1輸出高電平而PWM2輸出低電平就是正轉(zhuǎn)，反之就是反轉(zhuǎn)，如果二者都輸出低電平就停止。

ADC值需要標定，確定舵機角度為0和180時的ADC采樣值，這樣才能通過比例計算出任意ADC值對應的角度。

PID這里，ADC得到的角度減去預期角度就是角度差，乘以比例系數(shù)構(gòu)成比例項；角度差的和乘以積分系數(shù)構(gòu)成積分項，積分項要設置上限，防止該值過大影響響應速度；本次角度差與上一次的角度差的差乘以微分系數(shù)構(gòu)成微分項（這里用固定的時間采樣，dt固定，故不需要計算變化率了）。三者之和就是預期的輸出值，再根據(jù)輸出限制得到最終的輸出值，該值可正可負，注意變量選取要合適。