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　　引言：在校科研党一名，平时要学习和了解的一些非专业领域知识比较杂，故想整理在某个固定的地方（不限内存，联网可见，多设备共享，交流平台），一是以便今后温习，二是供大家参考。如有错误或疏漏，欢迎指正。

　　根据电动机工作电源的不同，可分为直流电动机和交流电动。按电动机按结构及工作原理可分为：1.直流电动机：无刷直流电动机、有刷(永磁直流电动机和电磁直流电动机)；2.异步电动机：感应电动机和交流换向器电动机 3.同步电动机: 永磁同步电动机、磁阻同步电动机和磁滞同步电动机。

　　（1）直流供电：磁场变换是由于电刷换向得到的（有刷）。（2）交流供电：磁场变化是通过电压主动切换得到的。定子不动线圈动（异步、有刷），线圈不动定子动（同步、无刷）

　　Field oriented control (FOC) 算法的主要任务是基于用户定义的电压uq，通过连续读取电机转子位置a，计算出适当的相电压ua,ub和uc。 FOC算法在电机转子中产生磁场的相位电压，该磁场正好在转子的永磁体的磁场后面90度，创造了一个推动效应。FOC工作流程

　　伺服电机：“伺服”一词源于希腊语“奴隶”的意思。“伺服电机”可以理解为绝对服从控制信号指挥的电机：在控制信号发出之前，转子静止不动；当控制信号发出时，转子立即转动；当控制信号消失时，转子能即时停转。伺服电机通常包含三环PID控制：由内到外依此是电流环-速度环-位置环。（在上面稚晖君的FOC算法介绍中也有提到）

　　伺服系统（servo mechanism）是使物体的位置、方位、状态等输出被控量能够跟随输入目标（或给定值）的任意变化的自动控制系统。伺服主要靠脉冲来定位，基本上可以这样理解，伺服电机接收到1个脉冲，就会旋转1个脉冲对应的角度，从而实现位移，因为，伺服电机本身具备发出脉冲的功能，所以伺服电机每旋转一个角度，都会发出对应数量的脉冲，这样，和伺服电机接受的脉冲形成了呼应，或者叫闭环，如此一来，系统就会知道发了多少脉冲给伺服电机，同时又收了多少脉冲回来，这样，就能够很精确的控制电机的转动，从而实现精确的定位，可以达到0.001mm。

　　伺服电机内部的转子是永磁铁，驱动器控制U/V/W三相电形成电磁场，转子在此磁场的作用下转动，同时电机自带的编码器将反馈信号传给驱动器，对反馈值与目标值进行比较，从而调整转子转动的角度，伺服电机的精度决定于编码器的精度（线数）。

　　使物体的位置、方位、状态等输出被控量能够跟随输入目标（或给定值）的任意变化的自动控制系统。伺服主要靠脉冲来定位，基本上可以这样理解，伺服电机接收到1个脉冲，就会旋转1个脉冲对应的角度，从而实现位移

　　原动机拖动转子旋转（给电机输入机械能），极性相间的励磁磁场随轴一起旋转并顺次切割定子各相绕组（相当于绕组的导体反向切割励磁磁场）。

　　无刷电机体积小，重量轻，出力大，响应快，速度高，惯量小，转动平滑，力矩稳定。控制复杂，容易实现智能化，其电子换相方式灵活，可以方波换相或正弦波换相。电机免维护，效率很高，运行温度低，电磁辐射很小，长寿命，可用于各种环境。

　　稳态运行时，转子的转速和电网频率之间有不变的关系n=ns=60f/p，其中f为电网频率，p为电机的极对数，ns称为同步转速。若电网的频率不变，则稳态时同步电机的转速恒为常数而与负载的大小无关。

　　ATM机、喷绘机、刻字机、写真机、喷涂设备、医疗仪器及设备、计算机外设及海量存储设备、精密仪器、工业控制系统、办公自动化、机器人、电动汽车等领域。

　　同步电机就是其转速与同步转速一致的电机（异步电机其转速与同步转速有一定的差值）。其主要用作发电机，也用于大型机械如轧钢机、压缩机、鼓风机、球磨机等的驱动电机。此外也用作电网的调相机调节电网无功功率。

　　定子三相分布绕组，短距分布绕组，有时也采用分数槽或正弦绕组：所发出的电是多个线圈的合成电动势，将一个大线圈里的单个线圈或部分线圈分别放到不同的槽里，从而消除谐波产生的磁动势

　　无刷直流电机的控制需要位置信息反馈，必须有位置传感器或是采用无位置传感器估计技术，构成自控式的调速系统。控制时各相电流也尽量控制成方波，逆变器输出电压按照有刷直流电机PWM的方法进行控制即可。

　　永磁同步电机控制系统常采用自控式，也需要位置反馈信息，可以采用矢量控制（磁场定向控制）或直接转矩控制的先进控制方式。

　　无刷直流电机也是一种永磁同步电动机，调速实际也属于变压变频调速范畴。无刷直流电机指的是一个系统，准确地说应该叫“无刷直流电机系统”，它强调的是电机和的一体化设计，是一个整体，相互的依存度非常高，电机和不能独立地存在并独立工作，考核的也是他们整体的技术性能

　　交流永磁同步电机指的是一台电机，强调的是电机本身就是一立的设备，它可以离开或变频器而独立地存在独立地工作。

　　主要考虑将普通的机械换向变为电子换向后如何还能保持机械换向电机的优点，考核的重点也是系统的直流电机特性，如调速特性等；

　　无刷直流永磁电动机（BLDCM）适用于功率等级在300W以下的单一速度和稳定速度运行的场合，例如，计算机软盘驱动器（FDD）、硬盘驱动器（HDD）、视听设备的主轴（SPINDLE）驱动、激光打印机、电动自行车、汽车电机、叉车、升降机构、电动缝纫机、风机、泵等。

　　适用于功率等级在500W以上的精密伺服控制系统，例如，数控机床、纺织机械、造纸机械、精密定位系统、机器人等

　　从原理上讲，三相无刷直流电机使用三相正弦交流电是可以运行的，只不过是运行性能可能很差，如果三相无刷直流电机的反电势波形为方波，则使用三相正弦交流电时会产生很大的谐波损耗，温升很高。

　　；电路板检测并根据电位器判断舵机转动角度，若舵机转动角度和目标角度（根据脉冲宽度决定）一致，那么电机静止保持不动，，否则控制舵机转动到目标角度。

　　舵机分类：1. 航模舵机航模用的舵机，也包括车模，船模等模型，舵机外壳不适用机器人 2.机器人舵机：机器人使用的舵机，一般厂家生成的内部构成与航模舵机并无不同，只是把外壳改为方便机器人肢体组装的样式，但其实机器人舵机不应该只是外壳的区别，在内部零件选择，软件调整参数上也要根据机器人对舵机的需求来适配。3. 模拟舵机：内部的信号处理器件是模拟芯片 ，控制方式 PWM信号，刷新频率低 4. 数字（数码）舵机：内部的信号处理器件是数字芯片，可编程芯片，控制方式 PWM信号，刷新频率低，但通常在负载时噪声较大，电磁干扰比较严重 5. 总线（串口）舵机：内部的信号处理器件是可编程芯片，控制方式 TTL，RS485等，具有用户自定义调参，回读角度，温度，电流，电压等功能

　　1、输入的控制信号与内部的单稳电路输出的信号，在脉宽比较器里进行对比。当两个信号等宽时（图中脉冲1所对应的A、B、C波形），后续电路、马达和相应的机械均不工作、运转（控制信号正极性、单稳输出负极性且脉宽相等时，相当于算式1+（-1）=0）。

　　2、当输入的控制信号大于单稳脉冲宽度时（图中脉冲2所对应的A、B、C波形），脉宽比较器输出正电压，后续电路及马达等部件开始正向工作，带动反馈电位器转动，电位器的阻值改变，单稳脉宽也跟着改变（增宽）。直至单稳脉宽等于控制信号的脉宽时，脉宽比较器才停止输出正电压（相当于算式2+（-1）=1和2+（-2）=0）。

　　3、当输入的控制信号小于单稳脉冲宽度时（图中脉冲3所对应的A、B、C波形），脉宽比较器输出负电压，后续电路及马达等部件开始反向工作。同理，单稳电路输出的脉宽将变窄。当两个脉宽再次相等时，马达停止转动（相当于算式0+（-1）=-1和0+0=0）

　　假设在2所述的状态下：马达得正电压时是顺时针转动，同时带动电位器也顺时针转动，电位器阻值增大，延时电路的脉宽增宽，最终正负脉宽平衡后马达停转，舵臂摆动并停顿在指定的位置。

　　模拟舵机需要一个外部（遥控器的接收机或者单片机）产生脉宽调制信号来告诉舵机转动角度，脉冲宽度是舵机所需的编码信息。舵机的控制脉冲周期20ms，脉宽从0.5ms-2.5ms，分别对应-90度到+90度的位置(对于180°舵机)，如下图。