基于PWM的电机调速系统
pwm调速系统工作原理

pwm调速系统工作原理
PWM调速系统是基于脉宽调制(Pulse Width Modulation)原
理进行的调速系统。
其工作原理如下:
1. 输入信号:首先,系统会接收来自控制器的输入信号,该信号代表了需要调整转速的目标值。
2. 参考信号生成:系统会将输入信号与某个参考信号进行比较,生成一个误差信号。
这个参考信号可以是一个固定频率的方波信号。
3. 比较器:误差信号会被送入一个比较器中,与一个可调的正弦波或三角波信号进行比较。
4. 脉冲调制:比较器的输出信号会传递给脉冲调制器,通过调整它的输入信号的占空比,可以得到一个与误差信号幅度成正比的脉冲宽度。
5. 脉冲产生:脉冲调制器会产生一串脉冲信号,其宽度与误差信号的幅度成比例。
脉冲信号的频率通常为固定值,而占空比会随误差信号变化。
6. 控制信号输出:脉冲信号会被传递到一个功率放大器,然后经过滤波器去除高频噪声。
最后,滤波后的信号会被转换为适合电机的控制信号,用于调整电机的转速。
通过以上工作原理,PWM调速系统可以实现精确的转速控制,
可以应用于各种需要调速的设备和系统,如电机驱动、照明控制等。
基于PWM控制的直流电机调速系统的设计

= = {
— l 一. :: =: :
P WM信号的产生采用硬件 P WM信号 ,即不 采 用 中断 实 现 P WM 信 号 ,而 是 利 用 单 片机
MP 8G 1 P A模 式 , P A设 置成 P C 2 56的 C 将 C WM模
图 1 整 休设 计
式直接产生 P WM信号 。频率取决于 P A定时器的时钟源,占空 比取决于模块捕获寄存器 C A n C C P L与扩展 的第 9 E A n 位 C PL的值 。由于使用 9 比较 , 出占空比可以真正实现 0 位 输 %到 10 0%可调 ,占空 比计算公式 为
杨春旭 ,林若波,彭燕标
( 阳职业技术学院 ,广东 揭阳 5 2 5 ) 揭 20 1
摘要 :提 出一个基于 P WM 控 制的直流电机控制 系统 ,从硬件电路 和软件设计两方面进行系统设计 ,介绍了调速 系统的整体设计思路 、硬件电路和控制算法。下位机采用 MP 8G 1 C 2 5 6实现硬件 P WM 的输 出,从而控制 电机的电
1 电机控制系统 的整体设计
系统整体设计如图 1所示 ,主要原理框图包 括: C L D显示 、 按盘输入 、测速模块 、P WM调速 模块 4 部分。电路原理图如图 2 所示。
11 P . WM 信 号
1 . : .
MP 8 G 1 单 片机 C 2 56
( 度 的测量 计算 , 速 输入 及 系统 的控制 , P WM信 号输 出 ) 、 .
2 电机调速 系统 的软件设计
2 1 程序流 程框 图 .
当系统启动后 ,单片机进行初始化设置 ,单片机检 i 是否有键按下 ,再执行按键子程序 ,读取键值 ,调用 贝 0
基于.PWM的电机调速系统

基于PWM的电机调速系统实验目的:1.学会并掌握可keil软件的使用;2.学会并掌握protues软件的使用;3.通过实验巩固单片机相关知识和检验自身动手能力实验要求:掌握单片机相关知识,利用调PWM占空比的方式来控制直流电机的转速,并且在led数码管上显示转速。
实验设备和仪器:1.89c51单片机最小系统2.直流电机3.示波器实验内容:本次实验设计是由小组五个成员共同完成基于PWM的电机调速系统并完成实物搭建和撰写实验报告。
本次实验小组共提供了两个方案,方案一和方案二,两个方案各自具有优缺点,详细内容会在下面给出。
方案一实验步骤:1.利用protues画电路图,电路图如图1所示:图1:方案一电路图2.根据电路图编写C语言代码:代码如下:#include <reg51.h>sbit PWM=P2^7;sbit CS3=P2^3;sbit CS2=P2^2;sbit CS1=P2^1;sbit CS0=P2^0;sbit key1=P1^0;sbit key2=P1^1;sbit key3=P1^2;sbit key4=P1^3;unsigned char timer1;unsigned char tab[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90};void Time1Config();void main(void){Time1Config();while(1){if(timer1>100) //PWM周期为100*0.5ms{timer1=0;}if(~key1){if(timer1 <30) //改变30这个值可以改变直流电机的速度{PWM=1;}else{PWM=0;}CS0=0;CS1=0;CS2=1;CS3=0;P0=tab[3];P0=0xff;CS0=0;CS1=0;CS2=0;CS3=1;P0=tab[0];P0=0xff;}else if(~key2){if(timer1 <50){PWM=1;else{PWM=0;}CS0=0;CS1=0;CS2=1;CS3=0; P0=tab[5];P0=0xff;CS0=0;CS1=0;CS2=0;CS3=1; P0=tab[0];P0=0xff;}else if(~key3){if(timer1 <80){PWM=1;}else{PWM=0;}CS0=0;CS1=0;CS2=1;CS3=0; P0=tab[8];P0=0xff;CS0=0;CS1=0;CS2=0;CS3=1; P0=tab[0];P0=0xff;}else if(~key4){if(timer1 <100){PWM=1;}else{PWM=0;}CS0=0;CS1=1;CS2=0;CS3=0; P0=tab[1];CS0=0;CS1=0;CS2=1;CS3=0;P0=tab[0];P0=0xff;CS0=0;CS1=0;CS2=0;CS3=1;P0=tab[0];P0=0xff;}}}void Time1Config(){TMOD|= 0x10; //设置定时计数器工作方式1为定时器//--定时器赋初始值,12MHZ下定时0.5ms--//TH1 = 0xFE;TL1 = 0x0C;ET1 = 1; //开启定时器1中断EA = 1;TR1 = 1; //开启定时器}void Time1(void) interrupt 3 //3 为定时器1的中断号{TH1 = 0xFE; //重新赋初值TL1 = 0x0C;timer1++;}3.实验仿真,部分仿真结果如图2图3所示:图2:仿真结果图(1)图3:仿真结果图(2)4.实物验证结果如图4所示:图4:方案一实物验证结果实物验证可以明显感觉到电机转速的变化,由于每个开发板不同,相比仿真程序,对实物验证程序进行了略微的修改,最终能达到要求。
基于51单片机的PWM直流电机调速

基于51单片机的PWM直流电机调速在现代社会,PWM直流电机已经成为各类机械设备不可或缺的动力源。
为了更好地控制电机的转速和输出功率,我们需要进行PWM调速操作。
本文将简要介绍如何基于51单片机实现PWM直流电机的调速。
一、PWM调速原理PWM调速是一种通过改变电机供电电压的占空比来调整电机转速和功率的方法。
当一个周期内高电平所占的时间比较短时,电机得到的平均电流和平均转矩也相应减小,电机的速度和功率也随之降低。
反之,当高电平所占的时间比较长时,电机得到的平均电流和平均转矩也相应增大,电机的速度和功率也随之提高。
因此,通过改变PWM信号的高电平占空比,可以实现直流电机的调速、调功等功能,极大地提高了电机的效率和可控性。
二、硬件电路搭建根据上述PWM调速原理,我们需要搭建一个控制板,将51单片机的PWM输出与直流电机相连。
具体电路如下:1、选择合适的电源供电,一般为12V/24V直流电源。
2、使用L298N模块作为直流电机驱动模块,将模块的电源接到电源供电上,将模块的IN1和IN2引脚分别接到51单片机的P1^0和P1^1引脚上,将直流电机的正负极分别接到模块的OUT1和OUT2引脚上。
3、将51单片机的P1^2引脚连接到一个脉冲宽度计波形滤波器(LCF)的输入端,并将输出端接到L298N模块的ENA引脚上。
4、调整脉冲宽度计波形滤波器的参数,以达到合理的PWM输出波形。
5、建立一个按键,将按键的一端接到51单片机的P3^2引脚上,将另一端接到单片机的地端。
6、根据需要进行其他接线。
三、软件程序设计根据上述硬件电路,我们需要进行相应的软件程序设计,以实现基于51单片机的PWM 直流电机调速。
以下是程序设计的主要步骤:1、在程序中定义需要使用的IO口。
2、调用定时器初始化程序,设置定时器的时钟频率、计数器值和工作方式等参数。
3、编写一个PWM输出函数,实现对PWM信号的输出。
4、编写一个ADC采样函数,读取ADC转换器的值,并根据采样值输出一定的PWM信号。
PWM单闭环直流调速控制系统设计方案稿

PWM单闭环直流调速控制系统设计方案稿一、概述本文将介绍一种基于PWM单闭环直流调速控制系统的设计方案。
该控制系统采用先进的数字信号处理技术,结合现代控制理论,实现了对直流电机的速度闭环控制。
通过控制电机的输入电压和电流,可以实现对电机的速度和转矩的调节。
二、系统组成系统由控制器、电源、电机、位置传感器等组成。
1. 控制器控制器采用单片机作为核心,结合高性能数字信号处理器(DSP)实现对直流电机的控制。
控制器的输入信号包括电机的速度信号和电流信号,输出信号为PWM波形输出信号。
控制器还可以接受外部命令,以实现自动控制。
2. 电源电源模块主要提供DC电压和电流,以驱动电机运转。
电源还需要具备良好的稳定性和可靠性,以确保电机的顺畅运行。
3. 电机电机是系统中最重要的组成部分,它产生的动力能够驱动机械系统的运动。
电机主要由电路板、转子和定子组成。
电机所选定子是具有良好导电、高强度、低热膨胀系数、低扭矩波动等性能的材料。
4. 位置传感器位置传感器主要用于检测电机的运动状态和位置。
这里采用霍尔效应传感器,它可以通过感应磁场的变化来检测转子位置和转速。
三、控制原理PWM(Pulse Width Modulation)可以用来控制电机的速度和转矩,可实现大功率的低损耗控制,是电动汽车等应用领域的重要技术。
PWM单闭环直流调速控制系统采用电流控制和速度控制两个环节,实现对直流电机的闭环控制。
电流控制环节主要用来控制电流大小和方向。
在此环节中,通过对电机的PWM控制信号来控制电机的输入电流,可以实现对电机转矩的调节。
2. 速度控制环节本系统的控制器选用TI的C2000系列数字信号处理器作为核心,主要用于PWM输出信号的实现和电机控制功能的实现。
该数字信号处理器具有高性能、低功耗、高可靠性等优点,能够满足本系统的控制要求。
控制器主要由PWM模块、ADC模块、PID控制器、位置检测器等组成。
其中,PWM模块用来实现电机的PWM信号输出,ADC模块用来实现电机的电流量测和速度量测,PID控制器用来根据电机的速度信号和目标速度信号计算出PWM信号,位置检测器用来检测电机的位置。
基于pwm技术的无刷直流电机的调速系统设计大学论文

基于PWM技术的无刷直流电机的调速系统设计Brushless DC Motor Speed Control System Based On PWM摘要无刷直流电机(BLDCM)具有调速性能优异、运行性能可靠和维护方便等优点,相较于有刷直流电机,其采用电子换向取代机械换向,有效地提高了电动机的运行效率,也使得其成品体积更加的轻巧。
但是无刷直流电机也存在转矩脉动、控制器复杂、成本较高等缺陷,这些缺陷的存在也一定程度上影响了无刷直流电机作为高效、先进电机在应用上的普及,因此研究如何改善以及解决无刷直流电机存在的问题便具有更加明显的现实意义。
MATLAB是一款用于数据分析与计算、算法开发以及动态系统建立与仿真的数学软件。
最初是由美国MathWorks公司出品的商用数学软件,其由Matlab和Simulink 两个重要组成部分构成,现在更是应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。
本文通过对无刷直流电机结构以及工作原理的研究与分析,找出导致其具有较大转矩脉动的原因,并先从理论上得到如何抑制转矩脉动的方法,再通过Matlab 建立起无刷直流电机的仿真模型,对其仿真结果进行分析与改善,从而有效地抑制无刷直流电机的转矩脉动。
关键词:无刷直流电机,转矩脉动,仿真模型AbstractBrushless DC motor (BLDCM) has excellent speed performance, reliable performance and easy maintenance, etc., compared to a brush DC motor, which uses electronically commutated replace mechanical commutation, effectively improve the operating efficiency of the motor, but also so that the volume of the finished product more compact. But there brushless DC motor torque ripple controller complexity, high cost and other defects, the presence of these defects also affected to some extent, a brushless DC motor as efficient and advanced motor universal in application, how to improve and therefore research solve the problems of the brushless DC motor will have more obvious practical significance.MATLAB is a tool for data analysis and computation, algorithm development, and simulation of dynamic systems to establish and mathematical software. MathWorks was originally developed by the US company produced commercial mathematical software, which consists of Matlab and Simulink are two important parts, and now it is used in engineering calculations, control design, signal processing and communications, image processing, signal detection, financial modeling design and analysis and other fields.Based on the brushless DC motor structure and working principle of research and analysis to identify the cause of which has a large torque ripple, and theoretically first get how to suppress torque ripples, established through Matlab brushless Simulation Model DC motor, its simulation results are analyzed and improved in order to effectively suppress the torque ripple of the brushless DC motorKeywords:Brushless DC motor; The torque pulsation; The simulation model目录第一章绪论 (6)1.1 研究背景及研究意义 (6)1.2 无刷直流电机调速系统的国内外研究现状 (7)1.3 本文的主要研究内容及章节安排 (8)第二章无刷直流电机的基本原理 (9)2.1 无刷直流电机的基本结构 (9)2.1.1 电机本体 (9)1.电动机定子 (9)2. 电动机转子 (10)2.1.2 位置传感器 (10)2.2 无刷直流电机的工作原理及换相过程 (12)2.2.1 无刷直流电机的工作原理 (13)2.2.2 无刷直流电机的换相过程 (15)2.3 无刷直流电机的应用 (16)2.4 本章小结 (16)第三章基于PWM技术的无刷直流电机转矩脉动抑制 (17)3.1 PWM控制技术简介 (17)3.1.1 PWM控制技术的基本原理 (17)3.1.2 PWM控制技术的控制方法 (18)3.2 Buck变换器的原理及控制方式 (19)3.2.1 Buck变换器的原理 (19)3.2.2 Buck变换器的控制方式 (20)3.3 无刷直流电机转矩脉动的产生 (20)3.3.1传导区转矩脉动 (21)3.3.2换相区转矩脉动 (22)3.4 无刷直流电机转矩脉动的抑制 (24)3.5 本章小结 (27)第四章无刷直流电机的仿真分析 (28)4.1 MATLAB和SIMULINK的介绍 (28)4.2 无刷直流电机的数学模型 (29)4.2.1电机本体模块 (30)4.2.2转矩计算模块 (31)4.2.3速度控制模块 (32)4.2.4电流控制模块 (32)4.2.5电压逆变模块 (33)4.3无刷直流电机的仿真结果 (33)4.4本章小结 (38)结论 (39)致谢 (40)参考文献 (41)附录 (42)第一章绪论1.1 研究背景及研究意义对于工厂生产和社会发展而言,电力拖动都有着举足轻重的地位,为了满足生产工艺的需求,通过控制电机的转矩以及转速来控制电动机的转速以及位置,这样就可以形成一个自动化系统,称之为电力拖动。
基于PWM控制直流电机自动调速系统设计

1 绪论1.1 课题的研究背景和意义直流电动机是最早出现的电动机,也是最早能实现调速的电动机。
长期以来,直流电动机一直占据着调速控制的统治地位。
由于它具有良好的线性调速特性,简单的控制性能,高的效率,优异的动态特性;尽管近年来不断受到其他电动机(如交流变频电机、步进电机等)的挑战,但到目前为止,它仍然是大多数调速控制电动机的优先选择。
近年来,直流电动机的结构和控制方式都发生了很大变化。
随着计算机进入控制领域以及新型的电力电子功率元件的不断出现,使采用全控型的开关功率元件进行脉宽调制 (PulseWidthModulation,简称PWM)控制方式已成为绝对主流。
这种控制方式很容易在单片机控制中实现,从而为直流电动机控制数字化提供了契机。
五十多年来,直流电气传动经历了重大的变革。
首先,实现了整流器件的更新换代,从50年代的使用己久的直流发电机一电动机组(简称G-M系统)及水银整流装置,到60年代的晶闸管电动机调速系统(简称V-M系统),使得变流技术产生了根本的变革。
再到脉宽调制 (PulsewidthModulation)变换器的产生,不仅在经济性和可靠性上有所提高,而且在技术性能上也显示了很大的优越性,使电气传动完成了一次大的飞跃。
另外,集成运算放大器和众多的电子模块的出现,不断促进了控制系统结构的变化。
随着计算机技术和通信技术的发展,数字信号处理器单片机应用于控制系统,控制电路己实现高集成化,小型化,高可靠性及低成本。
以上技术的应用,使系统的性能指标大幅度提高,应用范围不断扩大。
由于系统的调速精度高,调速范围广,所以,在对调速性能要求较高的场合,一般都采用直流电气传动。
技术迅速发展,走向成熟化、完善化、系统化、标准化,在可逆、宽调速、高精度的电气传动领域中一直居于垄断地位[1]。
目前,国内各大专院校、科研单位和厂家也都在开发直流数字调速装置。
姚勇涛等人提出直流电动机及系统的参数辨识的方法。
该方法依据系统或环节的输入输出特性,应用最小二乘法,即可获得系统或环节的内部参数,所获的参数具有较高的精度,方法简便易行。
基于PWM的直流无刷电机控制系统

基于PWM的直流无刷电机控制系统一、本文概述随着科技的快速发展和电机控制技术的不断进步,直流无刷电机(BLDC,Brushless Direct Current Motor)在各个领域的应用越来越广泛。
它们具有高效、低噪音、长寿命等优点,尤其在航空、汽车、家用电器、电动工具以及机器人等领域得到了广泛应用。
而基于脉冲宽度调制(PWM,Pulse Width Modulation)的直流无刷电机控制系统,以其灵活的控制方式、精确的速度调节和优秀的动态响应特性,成为现代电机控制领域的重要研究方向。
本文将对基于PWM的直流无刷电机控制系统进行深入研究。
我们将简要介绍PWM技术的基本原理及其在电机控制中的应用。
接着,我们将重点探讨基于PWM的直流无刷电机控制系统的构成、工作原理以及主要控制策略。
文章还将分析该控制系统的性能特点,包括调速范围、动态响应、稳定性等。
我们将展望基于PWM的直流无刷电机控制系统的未来发展趋势和应用前景。
通过本文的研究,我们期望能够为读者提供一个全面、深入的了解基于PWM的直流无刷电机控制系统的机会,同时为相关领域的工程师和研究者提供有益的参考和启示。
二、直流无刷电机的基本原理直流无刷电机(Brushless Direct Current Motor,简称BLDCM)是一种通过电子换向器替代传统机械换向器的直流电机。
其基本原理主要基于电磁感应和电子换向技术。
电磁感应:直流无刷电机内部通常包含定子(stator)和转子(rotor)两部分。
定子通常由多个电磁铁组成,而转子则带有永磁体。
当定子上的电磁铁通电时,会产生磁场,与转子上的永磁体相互作用,从而驱动转子旋转。
这就是电磁感应的基本原理。
电子换向:与传统的直流电机使用机械换向器不同,直流无刷电机使用电子换向器。
电子换向器通常由微处理器和功率电子开关(如MOSFET或IGBT)组成。
微处理器根据电机的运行状态和位置传感器(如霍尔传感器)的反馈信号,控制功率电子开关的通断,从而实现电磁铁的电流方向的改变。
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基于PWM勺电机调速系统
实验目的:
1. 学会并掌握可keil软件的使用;
2. 学会并掌握protues软件的使用;
3. 通过实验巩固单片机相关知识和检验自身动手能力
实验要求:
掌握单片机相关知识,利用调PWm空比的方式来控制直流电机的转速,并且在led 数码管上显示转速。
实验设备和仪器:
单片机最小系统
2. 直流电机
3. 示波器
实验内容:
本次实验设计是由小组五个成员共同完成基于PWM勺电机调速系统并完成实物搭建和撰写实验报告。
本次实验小组共提供了两个方案,方案一和方案二,两个方案各自具有优缺点,详细内容会在下面给出。
方案一实验步骤:
1.利用protues画电路图,电路图如图1所示:
图1:方案一电路图
2.根据电路图编写C语言'代码:
代码如下:
#include <>
sbit PWM=P2A7;
sbit CS3=P2A3;
sbit CS2=P2A2;
sbit CS1=P2A1;
sbit CS0=P2A0;
sbit key1=P1A。
;
sbit key2=P1A1;
sbit key3=P1A2;
sbit key4=P1A3;
unsigned char timer1;
unsigned char tab[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90};
void Time1Config();
void main(void)
(
Time1Config();
while(1)
(
if(timer1>100) 验仿真,部分仿真结果如图2图3所示:
图2:仿真结果图(1)
图3:仿真结果图(2)
4. 实物验证结果如图4所示:
图4:方案一实物验证结果
实物验证可以明显感觉到电机转速的变化,由于每个开发板不同,相比仿真程序,对实物验证程序进行了略微的修改,最终能达到要求。
方案二实验步骤:
1. 利用protues画电路图,电路图如图5所示:
图5:方案二protues电路图2. 编写C语言程序代码:
代码如下:
#include<>
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
sbit key1=P3A1;
sbit CLOCK=P2A4;
sbit ST=P2A5;
sbit EOC=P2A6;
sbit OE=P2A7;
sbit PWM=P3A7;
uint temp,temp1;
sbit CS3=P2A3;
sbit CS2=P2A2;
sbit CS1=P2A1;
sbit CS0=P2A0;
uchar tab[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90}; uchar start;
void delayms(uint ms)
{
uchar j;
while(ms--)
{
for(j=0;j<120;j++);
}
}
void delay(uint zz);
void main()
P3=0;P0=0xff;
TMOD=0x02;
TH0=0x01;
TL0=0X00;
IE=0x82;
TR0=1;
start=0;
while(1)
(
start=1;
while(start)
(
ST=0;ST=1;ST=0;验仿真,部分仿真结果如图6所示:
图6:方案二仿真结果
4.实物结果如图7所示:
图7:方案二实物结果
实验总结:
本次实验提供了方案一和方案二两个方案,方案一是通过不同按键设定不同的
PW M T
空比从而实现对电机调速,其优点是可以设定我们自己需要的转速从而实现相对精确的调速;缺点便是只能调到设定的转速,如需调制其它速度,需要对软件代码进行改写,相对而言比较繁琐。
方案二是通过滑动变阻器改变电压值从而改变PW M T空比实现电机调速,其优点是可
以直接从硬件调速,快速方便;缺点就是利用滑动变阻器难以精确控制PWM&空比从而精
确控制转速。
方案一和方案二各有优缺点,可以对自己的需求进行选择。
心得体会:
通过本次的实验,小组成员都发现自己的知识面还是非常的狭窄,缺少的东西也有很多,在网上查找一些相关的资料以及在图书馆借阅了几本关于单片机方面的书籍,慢慢的懂了一些关于编程和仿真方面的问题。
通过这次实验,成员们都发现各自还是存在一些问题。
这些不经意的东西虽然看起来不起眼,但是在试验中是不可忽视的问题。
这次试验让我遇到的困难有很多,例如一开始在编程的时候,我们一直在重视如何获取电机的转速并在led上实时显示,失败之后吸取经验从PWM形入手来显示数值。
这次的实验,学习到的内容也有很多,不求在一个试验中就能让我学到很多的东西,但在以后的学习中,会慢慢的一点点改进,熟练的理解以及掌握相关的知识,希望能在这方面学到的越来越多。