方案三：滚针类轴承。滚针轴承装有细而长的滚子因此径向结构紧凑，适用于径向安装尺寸受限制的支承结构。旋转精度高，可在承受很高径向负荷的同时承受一定的轴向负荷。
方案二的缺点是不能承受纯轴向载荷，方案三由细而长的滚子会增加杆的载重，因此用方案一。
二理论分析与计算
2.1电动机选型
2.1．1电机的组成
RB-431舵机主要是由外壳、电路板、无核心马达、齿轮与位置检测器所构成。其工作原理是由接收机发出讯号给舵机，经由电路板上的 IC判断转动方向，再驱动无核心马达开始转动，透过减速齿轮将动力传至摆臂，同时由位置检测器送回讯号，判断是否已经到达定位。位置检测器其实就是可变电阻，当舵机转动时电阻值也会随之改变，藉由检测电阻值便可知转动的角度。而且舵机本身转速快、耗能小。
2.1.2电机的角度控制与时间之间的算法
舵机的控制一般需要一个20ms左右的时基脉冲，该脉冲的高电平部分一般是0.5-2.5ms范围内的角度控制脉冲。 很多舵机的位置等级有1024个，所以控制的角度可以达到0.18度。电机电路图如图2.1.2所示
2.1.2电机电路图
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2.2摆杆状态监测
2.2.1摆杆的角度检测
摆杆E的转动角度值由GY-291角度传感器检测，检测的角度如果达到预定的值，电机A将停止，如果角度没有达到预定的值，电机A将继续转动。这一过程都依赖于负反馈系统。摆杆总体工作图如下图2.2.1所示：
2.2.1摆杆总体工作图
2.2.2负反馈系统
负反馈使输出起到与输入相反的作用，使系统输出与系统目标的误差减小，系统趋于稳定；它主要是通过输入、输出之间的差值作用于控制系统的其他部分，负反馈形成的系统，控制精度高，系统运行稳定。利用负反馈检测摆杆角度的程序图如图2.2.2所示。
2.2.2角度传感器负反馈图
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2.3驱动与控制算法
2.3.1系统控制算法（PID算法）
PID控制是比例、积分、微分三者的控制有机结合。利用PID算法来控制电机转速。PID控制具有以下优点：(1)PID算法蕴含了动态控制过程中过去、现在和将来的主要信息，控制过程快速、准确、平稳，具有良好的控制效果；(2)PID算法在设计过程中不过分依赖系统参数，系统参数的变化对控制效果的影响很小，控制的适应性好，具有较强的鲁棒性；(3)PID算法简单明了，便于用单片机实现。因此，进行离散化处理，当采样周期为T时，
ui?ui?1?Kp(1?2TTTTD?)ei?Kp(1?D)ei?1?KpDei?2TITTT （2.3.1）
Kl?KpTTKD?KpDTI称为积分系数；T称为微分
其中：
系数。
Kp称为比例增益；
经过多次测试，采样周期为T=200ms，整定的值为：时，系统控制最佳。 2.3.2 PWM技术
Kp=8，KD?4，Kl?1PWM是脉冲宽度调制的简称，它是利用微处理器的数字输出对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，广泛应用于测量、通信、功率控制与变换等领域。它也是一种模拟控制方式，这种方式能使电源的输出电压在工作条件变化时保持恒定，他也是一种对模拟信号电平进行数字编码的方法。通过分辨率计数器的使用，对一个具体模拟信号的电平进行编码。PWM有以下优点：（1）处理器到被控系统信号都是数字形式的，无需进行数模转换。让信号保持为数字形式可将噪声影响降到最小。噪声只有在强到足以将逻辑1改变为逻辑0或将逻辑0改变为逻辑1时，也才能对数字信号产生影响。（2）同时实现变频变压反抑制谐波的特点（3）电压利用率最高，效率最高，及转矩脉动最小以及其它特定优化目标。
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3.1 单元电路设计
3.1．1 STC12C5A60S2单片机最小系统
三电路与程序设计
部中断I/O口7路。单片机最小系统如图3.1-1、3.1-2所示。
部共4个16位寄存器，两个时钟输出口。STC12C5A60S2单片机有双串口，外
机，指令代码完全兼容8051，但速度快8-12倍。片上集成1280字节RAM。内
STC12C5A60S2单片机是高速，低功耗，超强抗干扰的新一代MCS-51单片
图3.1-1 STC12C5A60S2最小系统原理图
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3.1-2串口工作原理图
3.1.2 GY-291倾角传感器
GY-291是一款完整的3轴加速度测量系统。既能测量运动或冲击导致的动态加速度，也能测量静止加速度，使得器件可作为倾斜传感器使用。该传感器为多晶硅表面微加工结构，置于晶圆顶部。由于应用加速度，多晶硅弹簧悬挂于晶圆表面的结构之上，提供力量阻力。差分电容由独立固定板和活动质量连接板组成，能对结构偏转进行测量。加速度使惯性质量偏转、差分电容失衡，从而传感器输出的幅度与加速度成正比。相敏解调用于确定加速度的幅度和极性。GY-291电路图如图3.1.2所示
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3.1.2GY-291倾角传感器原理图