舵机中的直流电机控制原理和方法

本文简单介绍在舵机中的直流电机控制原理和方法。下图是控制器原理图，单片机选择stm32f030，驱动选择fm116b，ldo为lp2992，这个可以任意选择兼容的芯片，电压反馈端用tl431进行分流稳压，确保反馈电阻器供电电压的稳定。

舵机的工作原理很简单，处理器实时获取电阻器的ADC值来计算获得当前的角度，如果与预期的角度一致，就不做任何操作，保持当前状态；如果与预期角度不同，就计算出当前角度与预期角度的差值，然后通过PID算法计算出控制量，根据控制量输出PWM控制电机旋转，随着电机旋转，实时角度会越来越接近预期值，控制输出也会越来越小，直到最后为0，就转到了预期的位置。

本方案通过I2C接口获取控制命令，可以实现比传统模拟方式更多的功能。

PWM1和PWM2控制电机转速和方向，当PWM1输出高电平而PWM2输出低电平就是正转，反之就是反转，如果二者都输出低电平就停止。

ADC值需要标定，确定舵机角度为0和180时的ADC采样值，这样才能通过比例计算出任意ADC值对应的角度。

PID这里，ADC得到的角度减去预期角度就是角度差，乘以比例系数构成比例项；角度差的和乘以积分系数构成积分项，积分项要设置上限，防止该值过大影响响应速度；本次角度差与上一次的角度差的差乘以微分系数构成微分项（这里用固定的时间采样，dt固定，故不需要计算变化率了）。三者之和就是预期的输出值，再根据输出限制得到最终的输出值，该值可正可负，注意变量选取要合适。