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影响航模舵机性能的因素分析

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潘延敏+李燕

摘要：由于舵机具有位置自锁、位置跟踪等功能，而且可操作性、稳定性、与数字系统的连接性较理想，虽然体积相对较小但输出力矩较大，所以现阶段在模型飞机等机电产品中得到较广泛的应用，为保证航模舵机的性能满足飞机飞行安全性和准确性的要求，本文针对影响航模舵机性能的因素展开研究，为航模舵机设计、生产、维护保养等方面工作提供参考。

关键词：航模舵机；性能；影响因素

前言：舵机属于闭环反馈伺服系统，在对角度调整灵活度要求高切尔需要持续驱动的系统中具有重要的作用，航模舵机的动作质量直接决定了飞机的飞行姿态，所以是航模的重要构成，但由于其结构较复杂，在运行时需要各部件间的精密配合，影响因素多且交叉影响，所以要保证航模舵机发挥预期的性能，存在较大的困难。

一、航模舵机的运行原理分析

控制电路板、空心杯电机、减速齿轮组、舵盘、位置检测器等均是航模舵机的重要构成，其中具有接收、发送信号功能，调节航模舵机状态的控制电路板是核心；而内含永磁体的细铜线构成的无铁芯中空转子，是空心杯电机的主要形式，其空间占用和整体质量相比传统铁芯缩减30%甚至50%[1]。在航模舵机中应用的齿轮如果为金属齿轮，对负载的承受能力会相比塑胶齿轮更大；在输出轴位置的舵盘可以有效连接模型飞机和航模舵机，并进行动力的有效传输，保证航模舵机性能的实现[2]。在航模舵机运行的过程中，接收信道会将接收天线所获取的PWM控制信号传入信号解码电路，形成直流偏置电压，将其与位置反馈电位器向控制电路反馈的电压进行对比，然后利用电机驱动电路将获取的电压作为空心杯电机运行的动力，空心杯电机直至电压全部消耗完毕后停止运行，可见舵盘位置的实际效果，与获得的直流偏置电压大小之间具有密切的关系。

二、航模舵机的性能分析

航模舵机的性能主要通过具体的角度、扭力、速度、噪声、重量等参数体现，所以在确定航模舵机性能的过程中，需要对以上各参数进行测试，保证各方面的测试结果满足性能发挥的要求[3]。例如在角度测试的过程中，考虑到其控制信号应用的是PWA信号，其周期、宽度分别为20ms和2ms，与舵盘0至180度的位置对应，在舵机输出轴转角分别为0度、45度、90度、135度、180度的情况下，其对应的输入信号的脉冲宽度分别为0.5ms、1ms、1.5ms、2.0ms、2.5ms，所以在脉冲宽度一定的情况下，保保证测试获取的角度也为固定值。在进行扭力测试的过程中，主要是在夹具稳定、未崩牙时，直接对其承受扭力的上限进行测试的过程；而在噪声测试的过程中，主要在噪声不高于35dBA的情况下，对噪音计间距为0.1米的航模舵机噪音进行测试，并针对其峰值进行分析[4]。在速度测试的过程中，需要将速度测试仪与航模舵机连接并置于暗箱之中，通过具有指针的舵盘实现，在此过程中主要以所获取的最大值作为速度测试的最终结果。所以要对航模舵机性能影响因素进行分析，只要判断哪些因素会对航模舵机的相关参数具体值产生影响即可。

三、航模舵机性能的影响因素

要充分发挥航模舵机的性能，首先保保证航模舵机的各组成部分性能满足要求，然后保证各结构之间的匹配程度满足要求，所以笔者认为影响航模舵机性能的因素主要包括以下方面：

（一）航模舵机各组成结构的性能

1、控制电路板

额定负载下，控制回路的稳态误差要控制在5%以下，但人们通过在相同条件下对不同种类航模舵机进行不同型号电路板力矩测试发现，使用不同控制电路板的航模舵机的力矩并不一致，通常情况下，使用性能相比更优越的控制电路板的航模舵机的力矩也较大，这说明，控制电路板的性能会直接影响航模舵机的力矩[5]。另外，人们发现，控制电路板所具有的不同电阻值对角度也会产生一定的影响，例如在使用某电路板的情况下，其1.5千欧和260千欧的阻力对0.8毫米的电阻脉宽分别产生10度和23度的角度，对1.0毫米的电阻脉宽分别产生35度和42度的角度，对1.5毫米的电阻脉宽分别产生91度和90度的角度等。可见控制电路板自身的性能会直接影响航模舵机的性能，在选择的过程中要重点把握。

2.空心杯电机、减速齿轮组、舵盘、位置检测器

由于上述结构均属于航模舵机的牙箱结构，所以笔者将其综合论述。首先，空心杯电机，其是直流、永磁、伺服微特电机，在节能性、控制的可操作性、运行的稳定性等方面均具有较理想的特征，在能量转换方面效率较高，因为其在运行的过程中铁芯涡流会在产生电能消耗的同时，降低转动惯量和重量所消耗的机械能，将其应用于航模舵机可以使其重量、体积、能耗等有效的缩减，但在实践中可以发现，在空心杯电机运行的过程中会产生影响电路板输出端电压值的稳定性，而且这种影响会随着空心杯质量的下降而加大，使航模舵机的速度、噪声、扭力等均发生改变，所以要保证航模舵机的性能，在认识到空心杯电机的优势的