[發明專利]舵機控制器、舵機控制方法以及控制系統

有效

• 申請號: 201210571882.8
• 申請日: 2012-12-26
• 公開（公告）號: CN103076752A
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發明（設計）人: 喬俊杰;顧正付;陳建;宋戈;倪偉平
• 申請（專利權）人: 上海云杉信息科技有限公司
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042
• 代理公司: 上海翼勝專利商標事務所(普通合伙) 31218
• 代理人: 孫佳胤;翟羽

技術領域

本發明涉及自動控制技術領域，尤其涉及一種可以同時對多個舵機進行控制的舵機控制器、舵機控制方法以及控制系統。

背景技術

舵機在航模、車模、船模以及機器人等領域有廣泛的應用。舵機的工作原理就是控制一個電機，讓它轉過設定的角度然后停在這個位置。目前舵機作為單獨的一個控制系統存在，控制端一般通過PWM（Pulse?Width?Modulation，脈沖寬度調制）控制協議對其進行控制。

參考附圖1，現有技術中的舵機結構示意圖，舵機可以分為幾部分：轉速控制模塊11、電機12、減速齒輪13、轉動力臂14和電位器15。

轉速控制模塊11分別與電機12以及電位器15相連，根據外部輸入的PWM信號計算出目標角度，并接收電位器15的反饋值來確定當前角度，然后根據目標角度和反饋值這兩個數值計算出誤差信號，再根據誤差信號產生電機12的驅動信號。電機12進一步與減速齒輪13相連，其轉速快慢由轉速控制模塊11輸入的驅動信號控制。電機12可以為直流或交流電機。減速齒輪13進一步與轉動力臂14相連，用于將電機12的快速轉動轉換為相應的角度。比如減速齒輪13比為400:1，則意味著電機12轉過400圈，經過減速齒輪13后轉動力臂14轉1圈，對應360度。轉動力臂14進一步與電位器15相連，轉動力臂14是一個傳動裝置，可以帶動負載轉到設定的角度。電位器15是一個反饋裝置，轉動力臂14在轉動的同時會在電位器15上滑動產生不同的電壓值，電位器15將所產生的電壓值反饋給轉速控制模塊11。

舵機的轉速控制模塊對轉速的控制可以參考附圖2。將外部輸入的PWM信號進行目標值計算；將計算出目標角度以及接收到的電位器反饋值輸入比較器；通過比較器比較后由電機驅動產生模塊產生電機驅動信號。按照舵機的控制方式，舵機可以分為模擬舵機和數字舵機兩種。這兩種舵機的主要區別在比較器和電機驅動產生模塊。模擬舵機主要是用模擬電路的方式來實現電位器和設定位置的電位比較，然后產生控制信號來讓電機轉動；數字舵機則將電位器反饋的電壓量經過模數轉換器（ADC）采樣為數字信號后對其進行處理，用一些算法來計算出電機的控制信號讓電機轉動以達到設定位置。

通常一個大的控制系統里面會有多個舵機，每個舵機以單獨的系統形式存在，舵機控制器可以通過PWM信號對多個舵機進行控制，如圖3所示現有技術中一個舵機控制器對N個舵機進行控制的系統框圖。

但是現有技術的不足之處在于：舵機包括轉速控制模塊、電機、減速齒輪、轉動力臂以及電位器，結構復雜；存在多個舵機時，每個舵機以單獨的系統形式存在，增加了系統成本和系統復雜度。因此需要一種新的舵機控制系統，可以簡化舵機的結構，同時大大簡化對多個舵機進行控制的系統的復雜度。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，提供一種舵機控制器、舵機控制方法以及控制系統，解決現有技術中舵機結構復雜；多個舵機中每個舵機以單獨的系統形式存在，增加了系統成本和系統復雜度的問題。

為了解決上述問題，本發明提供了一種舵機控制器，包括一輸入輸出單元、一模數轉換單元以及一中央處理單元；所述輸入輸出單元用于接收至少一舵機的電位器所傳送的電位；所述模數轉換單元與所述輸入輸出單元相連，用于對每一所述電位進行采樣，分別獲得相應舵機的電機當前轉過的角度；所述中央處理單元與所述模數轉換單元相連，用于根據所獲得的電機當前轉過的角度，通過電機控制算法獲取相應電機需要的驅動信號；所述輸入輸出單元進一步與所述中央處理單元相連，用于將所述驅動信號傳送至相應的電機，控制此電機轉動，從而驅動相應的舵機達到設定位置。

進一步，所述輸入輸出單元采用分時復用的方式接收相應的電位，以及輸出相應的電機驅動信號。

進一步，所述輸入輸出單元包括一輸入選擇模塊、輸出選擇模塊以及狀態控制模塊；所述輸入選擇模塊與所述狀態控制模塊相連，用于根據所述狀態控制模塊產生的選擇信號從所述輸入輸出單元接收的多個電位中選擇相應的電位；所述模數轉換單元與所述輸入選擇模塊相連，用于對所述輸入選擇模塊所選擇的電位進行采樣，獲得相應電機當前轉過的角度；所述輸出選擇模塊分別與所述模數轉換單元以及所述中央處理單元相連，用于根據所述模數轉換單元獲得的相應電機當前轉過的角度進行輸出選擇，通過所述中央處理單元采樣相應的電機控制算法產生驅動信號；所述狀態控制模塊進一步與所述輸出選擇模塊相連，用于在所述輸出選擇模塊產生驅動信號后，產生新的選擇信號。