Форумные страшилки и с чем их едят. "Резонанс сервомашинок".

Наглядное видео с ютуба:

Вопрос форумчанина и пара стандартных ответов:
_Моя сервомашинка “вошла в резонанс”. Что мне сделать, где постучать, что бы резонанс исчез?

• Возьмите потолще питающие провода, устраните просадку напряжения и будет счастье!
• Для полного счастья “поиграйтесь с программатором”…_

Давайте не спеша разберемся…

1. Явление резонанса и что оно есть.
   Как видим резонансом здесь не пахнет… 😦

Далее, что бы читатель осмысленно и более предметно мог понять материал, приведу ссылку на доходчивое (упрощенное) описание сервомашинки.
Подробнее остановитесь на 2х разделах:

• Дрожание (Jitter) и “мертвая зона” сервомашинок
• Динамика работы сервомашинки
  Без освоения этого материала, нет никакого смысла идти дальше замены проводов и постукивания по колесам…

2. А может это флаттер?
До флаттера, самолету на земле, как до пекина р…ом. 😄 Флаттер может привести к резонансу плоскости и дальнейшему ее разрушению, а не наоборот…

3. Слышал умное слово Джиттер! B)
Что ж, становится теплее… В цифровой технике есть фазовые и/или частотные случайные отклонения сигнала. Связано с шумами и частотной нестабильностью задающего кварцевого генератора. Подробнее по ссылке и в инете выше.

Иными словами, наш пульт должен сформировать РРМ сигнал для 1-го канала равный 1500мс. Получив его, серва должна находится в среднем положении (в нуле).
Реально, из-за джиттера, сформированный сигнал постоянно скачет выше-ниже около 1500мс. Сигнал идет на передатчик, который имеет собственный джиттер. Наконец с приемника, со своим джиттером, сигнал приходит на сервомашинку…
Быстрые сервы будут чувствовать изменение сигнала и отработают его постоянным рысканием около нулевой точки…
Серва не будет стоять на месте. И конечно ее ресурс резко снизится.

Поэтому борьба с джиттером идет на всех ступеньках продвижения сигнала. В пульте, в передатчике, в
приемнике и самой серве! Борьба приводит к заметному снижению скорости передачи сигнала и точности отработки машинки. Такова плата за то, что бы хоть как-то получить более-менее стабильный сигнал. Эта плата высока, но пока ничего другого не придумано…

Амплитуда дрожания при джиттере, обычно небольшая. На медленных и неточных сервах вообще может быть незаметна. Значит наше явление не джиттер… Что тогда? 😦

4. Это явление ДРОЖАНИЯ или ДРЕБЕЗГА. Проявляется на аналоговых и цифровых сервомешинках. Но имеет разную природу и значит решается разными методами.
Далее буду говорить о цифровых серво, как наиболее сложных устройствах и более подверженных Дрожанию.
Выше читатель ознакомился с начальной теорией. Углубимся в нудные теоретико-изыскания… 😄

Цифровая сервомашинка - довольно сложное устройство с хитрым алгоритмом работы, от которого в бОльшей степени зависит то, как машинка будет работать. Т.е. все, что она умеет, знает, как ей крутиться, когда остановиться - находится во внутренней памяти процессора и я буду называть ее программа.
С другой стороны сервомашинка должна иметь низкую себестоимость. Иначе ценовой диапазон оттолкнет реальных покупателей. Что противоречит точной беспроблемной работе. Извечный компромисс деньги/качество.

Упрощение начинки и программы ведет к тому, что серва имеет оптимальные настройки только в небольшом диапазоне начальных условий по нагрузке, питанию, скорости. Отклонение в любую сторону параметров - ведет к ухудшению работы серв.

Из ссылки выше вспомним временную диаграмму. Допустим качалка сервы пробегает из 0 положения в +100. Перед окончанием своего пути (допустим на 85%) на мотор подается команда “реверс”. Мотор работает в режиме противовключения, механизм с прицепленной нагрузкой приходит в энергичное торможение. По расчетам разработчиков, все должно быть ОК.
Изменим Задачу. Увеличим в 2 раза момент инерции (ссылку, что это искать самостоятельно! ☕) механизма. Серва пошла с отметки 0. На 85% включен реверс. Но к расчетному положению 100% механизм не остановится. Он проскочит отметку 100. Серва вынуждена возвращать механизм обратно к 100%
Имеем перерегулирование (читать самостоятельно!), которое обычно выражается в %.
В особых случаях, когда серва довольно быстрая, на нашей отметке 100% может возникнуть колебательное явление как затухающего, так и не затухающего характера.

Подадим команду встать в 0. Тоже самое. Возможно проскакивание механизмом 0-го положения с возникновением колебательного процесса.

Итог всему ВЫВОД:
Причина дрожания сервомашинок кроется в алгоритме работы (внутренней программе). Заложено разработчиком.
Дрожание немного усугубляется джиттером.
Наиболее подвержены скоростные сервы и сервы с программой, оптимизированной под выжимание скорости из медленной машинки. ☕

5. Что сделать для устранения (уменьшения) перерегулирования и дрожания.
Вариантов немного.
п1. Уменьшение момента инерции.
п2. Получение более пологой временной диаграммы.
п3. Создание иного алгоритма управления, введение демпфирующих задержек.
п4. Замена на другую серву, на другой тип сервы.

Надеюсь с п1 большинству читателей все понятно.
п2. можно изменить введением дополнительного статического момента (разобрать самостоятельно! 😉). Многие выбирают именно этот путь.
Снижение питающего напряжения. И более радикально - применить двигатель с меньшим числом оборотов.
п3. скрыто в глубинах программирования и простому пользователю недоступно…
п4. Производители все разные, программы меняются от бренда к бренду, от сервы к серве, и от времени выхода сервы. Поэтому все у всех так непохоже… Одинаковые сервы, купленные в разное время или в разных местах могут оказаться с разными программами и значит иметь или не иметь склонность к дрожанию. Тем более у разных производителей…

6. Всё ерунда! Точно знаю, знакомый моего знакомого “поиграл с программатором”, уменьшил Dead band и стал сщщастлифф!!! :bleh:

С программатором не нужно играть! :bash: Для начала нужно точно знать, что хотите изменить!
Приведу скрин с программатора Hiperion (вложение 1)

Касаемо Dead band:
Параметр устанавливает зону нечувствительности при изменении входного сигнала. Размерность мс.
Т.е. было 2мс, ставим 10мс. Центр 1500мс. Значит в диапазоне 1490-1510 серва не сдвинется с места. Все!
Каким боком Dead band влияет на дрожание при неизменных 1500мс?

Любой желающий может купить программатор и попробовать “сыграть” лично. У меня есть сервы Хайтек, есть программатор. О чем “играю”, о том и пою… 😄

Есть снятое кино. В нем по всем законам жанра, с изрядным сопением и тяжелым дыханием :blink: запечатлено дрожание HS-7955TG при изменении Dead band. Да, изменение дрожания есть…точнее - характер дрожания… :rolleyes:

7. У меня есть сервы из разных партий. В одной плата на керамике, в другой на текстолите. Текстолитовые дрожат. Считаю дело в электронике…

Еще раз: Электроника остается электроникой. Все дело в МИКРОПРОГРАММЕ, невидимой невооруженным глазом… В простонародье - прошивка.

8. Отдельным пунктом выделяю дрожание, присущее аналоговым и цифровым одновременно.
Здесь все проще. Причина в переменном резисторе и его механике. Это может быть:

• плохой контакт токосъемника с токопроводящим слоем,
• большие люфты в зацеплении движка резистора с валом шестерни,
• люфт в выходных парах редуктора,
• программная попытка максимально разогнать серву.

Дифференцировать п8 от предыдущего не просто, но возможно. 😃

Желаю всем беспроблемных полетов и мягких посадок! :clap:

С уважением к читавшим, Andry_M