舵機是一種位置（角度）伺服的驅動器，適用於那些需要角度不斷變化並可以保持的控制系統。目前在高檔遙控玩具，如航模，包括飛機模型，潛艇模型；遙控機器人中已經使用得比較普遍。舵機是一種俗稱，其實是一種伺服馬達。在機器人機電控制系統中，舵機控制效果是性能的重要影響因素。舵機可以在微機電系統和航模中作為基本的輸出執行機構，其簡單的控制和輸出使得單片機系統非常容易與之接口。

舵機作為伺服執行機構，最早研發應用於飛機、導彈、火箭等飛行器，由於這些現代的飛行器要求其控制系統具有高精度、高靈敏度和高可靠性，因此對舵機的性能提出了更高的要求，促使舵機向著質量、體積不斷減小，承載能力不斷增強，控制性能不斷提高的方向發展，於是新型高性能舵機的研究和開發引起了各國軍方和科研機構的極大關注。近年來隨著航模用具的不斷發展，無人機以及各種航模舵機產品不斷豐富。根據動力源的不同,常用的舵機系統可分為液壓舵機、氣動舵機及電動舵機，這里的航模舵機主要為電動舵機。

在無人機領域，電動舵機與氣動、液壓舵機相比具有一系列的優勢此外，電動舵機主要分為基於直流有刷電機和直流無刷電機這兩種類型，而基於直流無刷電機的電動舵機具有轉速快、壽命長、可靠性高和單位體積輸出力矩大等優點此外由於高性能的出現，使得一些複雜的控制算法得以實時在線做到，這也使得電動舵機的控制精度和性能有了質的飛躍和提高。

航模運動興起於上世紀90年代，隨著大陸航空事業的不斷發展，航空知識教育日趨受到國家的重視，1992年82萬青少年參加的首屆全國青少年航空模型競賽，給航空模型運動的普及和發展增添了新的活力。在最初的幾年，隨著大疆、3DR、Parrot這樣的無人機巨頭在消費級無人機市場的成功，讓許多具有電機、機架、鋰電池、電子元器件等相關配套部件生產製造能力的供應商看到商機，迅速進入產業。同時，新型無人機公司亦開始起步進入無人機設計製造行列。上下遊協同發展，進入行業爆發期。2020年中國舵機產業規模將達到200億元。

一、大陸舵機行業發展階段

舵機作為伺服執行機構，最早研發應用於飛機、導彈、火箭等飛行器，由於這些現代的飛行器要求其控制系統具有高精度、高靈敏度和高可靠性，因此對舵機的性能提出了更高的要求，促使舵機向著質量、體積不斷減小，承載能力不斷增強，控制性能不斷提高的方向發展，於是新型高性能舵機的研究和開發引起了各國軍方和科研機構的極大關注。

近年來隨著航模用具的不斷發展，無人機以及各種航模舵機產品不斷豐富。根據動力源的不同,常用的舵機系統可分為液壓舵機、氣動舵機及電動舵機，這里的航模舵機主要為電動舵機。

電動舵機並不是一個全新的概念。早在二次大戰期間，美國製造了功能完善的電氣C-1式自動駕駛儀（蘇聯仿制品為AFI-5），其中就採用了電動舵機。

電動舵機採用電池為能源，徹底摒棄了液壓舵機油源和氣動舵機氣源帶來的笨重和維護修理的嚴重不便。早期的電動舵機輸出力矩小，響應速度慢，控制精度相對較低。但其結構緊湊，特別適用於對體積具有嚴格要求的飛行器，因此，更多的導彈上採用了電動舵機，最有代表性的如美國的標準一中遠程艦空導彈，法國的中距空空導彈等。世紀年代以來，隨著新型稀土永磁材料的出現，電動舵機的功率質量比和可靠性大幅度上升，對於推動電動舵機的發展以及提高飛行器的操控性能具有重要的意義。如美國的先進中距空空導彈一和戰斧巡航導彈、法國的響尾蛇地空導彈、飛魚一岸對艦導彈和飛魚一空對艦導彈，俄羅斯的「蝗蛇」一等先進導彈，都採用了基於新型稀土永磁材料的電動舵機。此時的電動舵機都是採用有刷電機，由於電機中存在電刷和機械換向器，換向時會產生電弧和火花，易產生射頻干擾而且由於換向器是機械結構的，對電機的運行速度具有限制，不宜高速運行此外由於電刷磨損，使得系統維護不方便，並且易於出現故障。

八十年代初數字信號處理器的出現，也使得舵機等伺服系統的模塊化和全數字化更容易做到，使長期以來構建在現代控制理論或其它一些複雜控制算法基礎上的控制原理得以快速在線計算及進行優化處理，從而把過去認為只能在理論上成立而在實際上無法應用的數字原理實用化。從而使得電動舵機的控制精度和性能有了質的飛躍和提高。

20世紀90年代，隨著稀土材料的廣泛應用和微電子技術、智能功率集成電路的進一步發展普及以及電力電子技術、電動機技術和現代控制理論等迅速的發展，無刷直流電機得到了廣泛應用。它具有使用壽命長、體積小、質量輕、轉速高、可靠性高、散熱容易、出力大、轉動慣量小、餘度控制方便等眾多優點，將逐步成為電動舵機發展的主流。在對舵機的調速性能、控制精度、輸出力矩、體積具有特殊要求的航空太空領域，越來越受到重視，目前正向超高速、高轉矩、大功率、微型化、高功能方向發展。在無人機方面，如美國的「捕食者」、「全球鷹」,以及法國的「美洲豹」等，都採用了基於無刷直流電機的電動舵機；NASA先後在C141運輸機以及F16等新型戰鬥機實驗新型的電動舵機,英國國防部也制定相應的計劃，在該國的先進軍用飛機上重點考慮使用電動舵機,。此外，歐洲的空客公司、美國的波音公司等公司也正在聯合相關的科研機構探討將電動舵機應用於新一代大型民用飛機的優勢和可行性，並開展了相應的研究和驗證工作。

雖然國內在電動舵機領域投入了很大的研究力度，也取得了顯著的成果。但與國外相比，大陸在電動舵機的研究及廣泛應用等方面都還存在較大差距，大陸對直流無刷電機的關鍵性控制技術的研究直到上世紀八十年代才開始起步，另外，高精度、大力矩的無刷直流電機的製造等精密加工技術上也與國外存在較大差距。目前，這方面國內某太空研究所處於領先地位，但是其生產的某型電動舵機採用的是直流有刷電機，導致在要求的同等體積下，與採用直流無刷電機相比，輸出力矩較小，僅適用於小型的飛行器，不能很好的滿足本課題對舵機的性能要求。對於由無刷直流電機構成的大輸出力矩的電動舵機系統，國內在這方面目前基本還處於空白。同時由於大力矩、高精度的電動舵機具有明顯的軍事用途，因此被西方國家嚴格封鎖對大陸輸入。

值得一提的是，目前航模舵機在體積質量、控制精度以及數字化方面達到了較高的水平，目前FUTABA、JR、和HITEC等公司具有多系列、多型號的航模舵機。在航模、船模等領域得到了廣泛的應用，但是由於其最大力矩的限制，無法應用在大扭矩的場合。

三、大陸舵機行業發展特點分析

圖表：2010-2016年大陸舵機行業市場規模分析

數據來源：中研普華

圖表：2010-2016年大陸舵機行業需求分析

數據來源：中研普華

在無人機領域，電動舵機與氣動、液壓舵機相比具有一系列的優勢此外，電動舵機主要分為基於直流有刷電機和直流無刷電機這兩種類型，而基於直流無刷電機的電動舵機具有轉速快、壽命長、可靠性高和單位體積輸出力矩大等優點此外由於高性能的出現，使得一些複雜的控制算法得以實時在線做到，這也使得電動舵機的控制精度和性能有了質的飛躍和提高。

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