舵机工作原理

舵机在6 v电压下正常工作，而大赛组委会统一提供的标准电源输出电压为7．2 v，则需一个外围电压转换电路将电源电压转换为舵机的工作电压6 v。图2为舵机供电电路。

舵机由舵盘、位置反馈电位计、减速齿轮组、直流电动机和控制电路组成，内部位置反馈减速齿轮组由直流电动机驱动，其输出轴带动一个具有线性比例特性的位置反馈电位器作为位置检测。当电位器转角线性地转换为电压并反馈给控制电路时，控制电路将反馈信号与输入的控制脉冲信号相比较，产生纠正脉冲，控制并驱动直流电机正向或反向转动，使减速齿轮组输出的位置与期望值相符。从而达到舵机精确控制转向角度的目的。

舵机工作原理框图如图3所示。

2．2 舵机的安装与调节。

舵机的控制脉宽与转角在-45°～+45°范围内线性变化。对于对速度有一定要求的智能车，舵机的响应速度和舵机的转向传动比直接影响车模能否以最佳速度顺利通过弯道。车模在赛道上高速行驶，特别是对于前瞻性不够远的红外光电检测智能车，舵机的响应速度及其转向传动比将直接影响车模行驶的稳定性，因此必须细心调试，逐一解决。

由于舵机从执行转动指令到响应输出需占用一定的时间，因而产生舵机实时控制的滞后。虽然车模在进入弯道时能够检测到黑色路线的偏转方向，但由于舵机的滞后性，使得车模在转弯过程中时常偏离跑道，且速度越快，偏离越远，极大限制车模在连续弯道上行驶的最大时速，使得车模全程赛道速度很难进一步提高。为了减小舵机响应时间，在遵守比赛规则不允许改造舵机结构的前提下，利用杠杆原理，采用加长舵机力臂的方案来弥补这一缺陷，加长舵机力臂示意图如图4所示。

图4中，r为舵机力臂；θ为舵机转向角度；f为转向所需外力；α为外力同力臂的夹角。在舵机输出盘上增加长方形杠杆，在杠杆的末端固定转向传动连杆，其表达式为：

加长力臂后欲使前轮转动相同角度时，在舵机角速度ω相同的条件下舵机力臂加长后增大了线速度v，最终使得舵机的转向角度θ减小。舵机输出转角θ减小，舵机的响应时间t也会变短。同时由式(1)可推出线速度口增大后，前轮转向所需的时间t相应也会变短，其表达式为：

t=ds／dv (2)

此外，当舵机连杆水平且与舵机力臂垂直时，得到力矩m，可由式(3)表示：m=frsinα (3)

说明当舵机连杆和舵机力臂垂直时α=900°，此时sinα得到最大值。在舵机力臂r一定和外力f相同条件下，舵机产生的力矩m最大，实现前轮转向的时间最短。

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