直流电机转速控制(DOC)
电机转速控制实验报告
电机转速控制实验报告
1. 实验目的
本实验旨在研究电机转速控制的原理和方法，通过实际操作和数据分析来加深对电机控制的理解，并验证控制算法的有效性。
2. 实验原理
电机转速控制是通过改变电机供电电压或者改变电机绕组的接线方式来控制电机的转速。
在本次实验中，我们将采用调制技术来实现电机转速的控制。
3. 实验设备与材料
- 电机：直流电机
- 控制器：单片机控制器
- 传感器：转速传感器
- 电源
- 连接线
4. 实验步骤
1. 搭建实验电路：将电机和传感器连接至控制器，并接通电源。
2. 编写控制程序：根据所选的控制算法，编写相应的控制程序，并将其烧录至控制器中。
3. 运行实验：根据预设条件，控制电机的转速并记录数据。
4. 数据分析：对实测数据进行分析，验证控制算法的有效性。
5. 实验结果与分析
在实验过程中，我们采用了调制技术来实现电机转速的控制。
通过对控制程序的设计和实验数据的分析，我们得出以下结论：
- 当调制信号的频率增加时，电机的转速也随之增加，说明控制算法的设计是成功的。
- 通过调整调制信号的占空比，我们可以实现对电机转速的精确控制。
6. 实验总结
通过本次实验，我们深入了解了电机转速控制的原理和方法。
实验结果表明，调制技术能够有效地实现电机转速的控制，并且可以通过调整参数来实现不同的控制效果。
在实验过程中，我们还学习了如何编写控制程序和分析实验数据。
这些都对我们进一步深入研究电机控制提供了良好的基础。
7. 参考文献
- 电机控制技术原理与应用教材
- 直流电机转速控制实验指导书。
直流电机的三种转速控制方法
直流电机的三种转速控制方法
直流电机是一种常见的电动机类型，广泛应用于各种电力设备和工业机械中。
在实际应用中，为了满足不同的工作需求，需要对直流电机的转速进行控制。
下面将介绍直流电机的三种常见转速控制方法。
一、电压调节法
电压调节法是一种简单常用的直流电机转速控制方法。
通过调节电源的输出电压来控制直流电机的转速。
当电源电压增大时，直流电机的转速也会随之增加。
这种方法适用于转速变化范围较小的情况，例如风扇、泵等。
二、电阻调节法
电阻调节法是一种通过改变电阻来控制直流电机转速的方法。
在直流电机的电路中串接一个可调电阻，通过改变电阻的阻值来改变电机的转速。
当电阻增大时，电机的转速会减小。
这种方法适用于转速变化范围较大的情况，但效率较低。
三、PWM调节法
PWM调节法是一种通过改变脉宽调制信号的占空比来控制直流电机转速的方法。
通过控制开关管的导通时间，使得电机得到短时间的高电压和长时间的低电压，从而实现对电机转速的控制。
这种方法具有调速范围广、效率高的特点，适用于对转速要求较高的场合，
例如机械加工、自动化生产线等。
以上是直流电机的三种常见转速控制方法。
不同的控制方法适用于不同的应用场景，根据实际需求选择合适的方法可以提高电机的性能和效率。
同时，随着科技的不断进步，还出现了更多先进的转速控制技术，例如矢量控制、闭环控制等，这些方法在特定的领域中得到了广泛应用。
未来，随着技术的不断发展，直流电机的转速控制方法将会更加多样化和高效化。
直流电动机调速方法有
直流电动机调速方法有
直流电动机的调速方法主要有以下几种：
1. 变电压调速法：通过改变直流电机的输入电压来调整电机的转速。
增大输入电压可以提高电机的转速，减小输入电压可以降低电机的转速。
2. 变电流调速法：通过改变电机的励磁电流来调整电机的转速。
增大励磁电流可以提高电机的转速，减小励磁电流可以降低电机的转速。
3. 变极数调速法：通过改变电枢绕组和励磁绕组的并联组合方式来调整电机的转速。
增加并联绕组的极数可以提高电机的转速，减小并联绕组的极数可以降低电机的转速。
4. 变电阻调速法：通过改变电枢绕组或励磁绕组的电阻来调整电机的转速。
增大电阻可以降低电机的转速，减小电阻可以提高电机的转速。
5. 变频调速法：通过改变电机所接受的频率来调整电机的转速。
提高频率可以提高电机的转速，降低频率可以降低电机的转速。
这些调速方法可以单独应用，也可以结合使用，以实现更精确的电机转速调节。
直流电机转速测控实验
直流电机转速测控实验一、实验目的1. 掌握电机转速的测量原理；学会根据被测环境、对象不同选择合适的传感器测量转速；2. 掌握电机转速控制的原理；学会用计算机和传感器组成转速测控系统。
二、实验原理图1所示为计算机直流电机转速测控系统原理图。
图1 计算机测控直流电机转速原理框图根据被测环境和对象选择不同转速传感器（光电、霍尔、磁电）实现直流电机转速的测量及控制。
三. 实验仪器和设备1. CSY－5000型传感器测控技术实训公共平台；2. 环形带综合测控实验台；3. 数据采集模板及测控软件(LabVIEW试用版)；4. 12V直流电机调节驱动挂箱；5. 光电式、霍尔式、磁电式转速传感器各一件；6. PC机及RS232通讯接口。
四．实验预习要求1.查阅资料，了解旋转轴转速测量的常用方法；2.掌握采用光电式、霍尔式、磁电式传感器测量转速的原理及特点；3.理解计算机测控直流电机转速的系统工作原理；4.熟悉CSY-5000型传感器测控技术实训平台的硬件配置。
五. 实验步骤及内容第一部分：转速测量1、在关闭公共平台主机箱电源开关的前提下，连接数据采集模板电源线、RS232通讯线；2、根据你选用的转速传感器，按转速传感器附录图1、图2、图3示意图安装接线；（注意光电、霍尔传感器为+5V供电，磁电传感器为+15V供电）3、主机箱上0～12V可调电源与电压表（电压表量程选择20V档）及环形带综合测控实验台电机（环形带综合测控实验台背面）接口并接（注意接口的相应极性）；4、检查接线无误后，首先将主机箱上0～12V可调旋钮逆时针方向缓慢调节到底（起始输出电压最小）；然后桌面“环形带综合测试软件”（或者启动计算机中的测试软件目录“SensorTest.vi”），双击打开，显示图2环形带综合测试程序软件界面；再打开主机箱电源开关给测量系统供电。
图2 环形带综合测试软件界面5、在计算机的环形带综合测试程序软件界面采单栏下方栏点击运行按钮，串口通讯正常后选择测试软件中“手动转速控制与测量”选项，软件界面显示为图3转速测量选择传感器类型界面；在界面下方选择“传感器类型”为现在做测量转速实验相对应的转速传感器。
直流电机速度PID控制系统设计毕业论文（设计）.doc.doc
序号（学号〉： 161240303长春大学 毕业设计（论文）直流电机速度PID 控制系统设计李一丹国际教育学院自动化1612403曹福成2016 年 5 月 30 0姓 名 学 院 专 业 班 级 指导教师直流电机速度PID控制系统设计摘要：针对现有的直流电机控速难的问题，本文设计了一种基于ATmegal6L单片机的直流电机速度控制系统。
本系统以ATinegal6L单片机为主控制器，搭载了L298n为电机驱动，通过霍尔元件进行测速，通过按键控制电机的转动方向和转动速度，并配以温度传感器DS18B20对温度进行监测，通过PID算法调节PW\1 进行对速度控制。
该系统包括的模块主要有单片机为主体的控制模块、电机的驱动模块、对电机速度进行监测的模块、由LCD1602构成的显示ky r模块、电源模块和按键控制模块等。
本系统可以通过PID算法实现可编程脉宽波形对直流电机的速度进行控制，并且可以显示出当前电机的转速。
关键词：单片机；PID算法；直流电机The design of DC motor speed control system with PID Abstract: According to the existing DC motor speed control problem, this paper describes the design of a DC motor speed control system based on ATmegal6L MCU. To ATMEGA16L microcontroller as the main controller for the system, equipped with a L298n for motor drive, through the hall element of speed, through the buttons to control the motor rotation direction and the rotation speed, and the temperature sensor DS18B20 the temperature monitoring, PID algorithm is used to adjust the PWM control of the speed. The system includes the following modules display microprocessor control module, as the main body of the motor drive module, monitoring module, the speed of motor is composed of LCD1602 module, power supply module and key control module.This system can realize through PID algorithm to control the speed of the programming pulse waveforms of DC motor, and can display the current motor speed.Keywords: single chip microcomputer, PID algorithm, DC motor ky r戈ml ml ——II —In —In | * 11—I 1111 ml 1111目录Bit (1)l.i选题背景及意义 (1)1.2国内外研宄现状 (2)1.3木文主要研究的内容 (3)第2章总体方案论述 (4)ky r2.1系统主要传感器介绍 (4)2.1.1温度传感器 (4)2.1.2转速检测模块 (5)2.2系统总体功能及方案选择 (6)2.2.1系统所需模块及功能 (6)2.2.2主控制器选择 (8)第3章系统总体硬件设计 (10)3.1单片机最小系统 (10)3.1.1ATmegal6L单片机的引脚分布 (10)3.1.2最小系统的硬件电路 (13)3.2电机驱动电路 (14)3.3温度检测电路 (15)3.4光电管提示电路和按键控制电路 (15)3.5LCD1602 显示电路 (16)3.6电源电路 (17)3.7本章小节 (18)第4章系统软件设计 (19)4.1系统总体流程图 (19)4.2 PID算法简介 (19)4.2.1PID算法介绍 (20)4.2.2HD算法结果 (21)4.3系统调试步骤 (21)4.4误差分析即改进方法 (22)给论 (23)致谢 (24)参考文献 (25)隱 (26)附录I系统总体硬件电路图 (26)附录II系统中部分程序 (27)ky r In—ml ml ml ml | , I af—.第1章绪论1.1选题背景及意义电动机简称电机，俗称马达，在现实生活中，我们处处都可以见到电机的身影，小到小学生玩的电动四驱车，大到炼钢厂用的滚动罐，这些都是电机家族的成员。
直流电机转速控制系统设计
直流电机转速控制系统设计一、控制系统框架1.检测部分：检测部分主要用于反馈直流电机转速信息。
常用的检测方法有编码器、霍尔元件和反电动势法等。
其中，编码器是一种精度高、稳定性好的转速检测传感器。
它通过感应转子上的编码盘，将转速转换为脉冲信号输出。
2.控制器：控制器是直流电机转速控制系统的核心部分。
它根据检测到的转速信息，与设定的目标转速进行比较，产生控制信号驱动执行器。
常用的控制器有比例控制器、比例积分控制器、比例微分控制器等。
其中，比例控制器通过调节输出信号的幅值来控制转速；比例积分控制器通过累积误差来产生输出信号；比例微分控制器则通过控制误差变化率来调节输出信号。
3.执行部分：执行部分主要用于控制电机的转速。
常用的执行器有功率晶体管、场效应管和三相半导体开关等。
其中，功率晶体管是最常用的直流电机转速控制器，它通过调节电路中的开关状态来改变电机的转速。
二、控制策略1.开环控制：开环控制是最简单的控制策略，它通过设定电机的输入电压或电流来控制转速。
缺点是无法对外部干扰和负载变化进行自动调节。
2.闭环控制：闭环控制通过反馈得到的转速信息来调整输入信号，实现对转速的控制。
闭环控制具有精度高、稳定性好的优点，适用于要求较高的转速控制场合。
三、系统参数调节1.参数估计：参数估计是指通过对电机特性进行建模，得到电机参数的估计值。
常用的方法有试验法和辨识法等。
2.参数调节：参数调节是通过对控制器的参数进行优化，以实现准确的转速控制。
常用的调节方法有PID调节和自适应调节等。
四、应用案例总结：本文详细介绍了直流电机转速控制系统的设计。
从控制系统框架、控制策略、系统参数调节和应用案例等方面进行了讲解。
通过合理的设计和调节，可以实现对直流电机转速的精确控制，满足不同场合的需求。
直流无刷电机转速控制
一、 直流无刷电机转速控制1. 模拟PID 控制1.1 模拟PID 控制原理在模拟控制系统中，最常用的控制器就是模拟PID 控制器。
以下图所示直流电机控制系统为例，说明PID 控制器控制电机转速的原理。
图中)(0t n 为转速设定值，)(t n 为转速反馈值，)()()(0t n t n t e -=为偏差信号，偏差信号通过PID 控制器后产生控制作用作用于直流电机从而控制电机转速到设定值。
常见的模拟PID 控制系统如下图所示。
PID 控制器由比例、积分、微分的线性组合构成。
控制规律如下：])()(1)([)(0⎰++=td i p dtt de T d e T t e K t u ττ *其中： p K ——控制器的比例系数 i T ——控制器的积分系数d T ——控制器的微分系数1) 比例部分比例部分的数学表达式：)(t e K p 。
比例部分的作用是对偏差信号做出快速反应，一旦控制器检测到偏差，比例部分就能迅速产生控制作用，且偏差越大，控制作用越强。
但仅存在比例控制的系统存在稳态偏差。
比例系数越大，响应越快，过渡越快，稳态偏差也越小，但系统也越不稳定，因此比例系数必须选择恰当。
2) 积分部分积分部分的数学表达式：⎰tip d e T K 0)(ττ。
从积分部分表达式可以看出，只要系统输出与设定值存在偏差，积分作用就会不断增加，知道偏差为零，因此积分部分可以消除稳态偏差。
但积分作用会降低系统的响应速度，增加系统的超调量。
积分常数越小，积分作用越强，过渡过程容易产生震荡，但回复时间减小；积分常数越大，积分作用越弱，过渡过程不产生震荡，但回复时间增长。
因此应根据具体情况选取积分常数。
3) 微分部分微分部分的数学表达式： dtt de T K dp )(。
微分作用能阻值偏差的变化。
它根据偏差的变化趋势进行控制。
偏差变化越快，微分作用越强，能在偏差变化之前就行控制。
微分作用的引入有助于减小超调量，克服振荡；但微分作用对噪声很敏感，导致系统的错误响应，使系统不稳定。
直流电机速度控制原理
直流电机速度控制原理直流电机是一种常见的电动机类型，广泛应用于工业、交通、家电等领域。
在许多应用场景中，需要对直流电机的转速进行精确控制，以满足不同的工作需求。
本文将介绍直流电机速度控制的原理以及常用的控制方法。
1. 直流电机基本原理直流电机是利用电磁感应原理将电能转换为机械能的装置。
当直流电流通过电机的定子线圈时，会在定子中产生磁场。
同时，通过电机的转子线圈也会有电流流过，由于磁场的作用，转子会受到力的作用而旋转。
2. 速度控制原理直流电机的速度控制一般是通过改变电机输入电压或改变定子电流来实现的。
下面介绍几种常见的速度控制方法：（1）电压控制方法通过改变直流电机的输入电压来控制其转速。
当提高电压时，电机的转速也会相应增加；当降低电压时，电机的转速会减小。
这种方法简单直接，但是受限于电源电压的范围。
（2）PWM控制方法PWM（Pulse Width Modulation）控制方法是一种通过改变脉冲宽度来控制电机转速的方法。
通过不断改变脉冲的占空比，即高电平时间与周期的比值，可以控制电机的平均输入电压，从而实现转速的控制。
这种方法可以在宽范围内进行调节，控制精度高。
（3）电流控制方法直流电机的转矩和转速之间存在一定的关系，通过改变电机的定子电流，可以实现对转速的控制。
当增加定子电流时，电机的转速会增加；当减小定子电流时，电机的转速会减小。
这种方法适用于需要在较低速度范围内进行控制的情况。
3. 速度控制系统直流电机的速度控制一般由控制器、传感器和执行器等组成。
控制器负责接收输入的控制信号，并根据信号进行处理，控制输出电压或电流；传感器用于检测电机的转速或位置信息，并将其反馈给控制器；执行器根据控制信号调整电压或电流，控制电机的转速。
4. 应用领域直流电机的速度控制广泛应用于各个领域。
在工业领域，直流电机的速度控制可以用于机床、输送机、印刷机等设备中，以满足不同工艺要求；在交通领域，直流电机的速度控制可以用于电动车、电动机车等交通工具中，提供精确的速度调节；在家电领域，直流电机的速度控制可以用于洗衣机、空调等家电产品中，提供更好的用户体验。
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直流电机转速控制课程设计姓名：学号：班级：目录1．直流电机转速控制方案设计 (2)1.1设计要求 (2)1.2设计框图 (2)2．直流电机转速控制硬件设计 (3)2.1主要器件功能 (3)2.2硬件原理图 (6)3．直流电机转速控制软件设计 (7)4．调试 (8)4.1硬件测试 (8)4.2软件调试……………………………………………………………(111．直流电机转速控制方案设计1.1设计要求通过设计了解如何运用电子技术来实现直流电机转速控制，完成直流电机转向和转速的控制，提高分析电路设计、调试方面问题和解决问题的能力。
1、用按键1控制旋转方向，实现正转和反转。
2、电机的设定转速与电机的实际转速在数码管上显示。
3、旋转速度可实时改变。
1.2设计框图本课题中测量控制电路组成框图如下所示：图12．直流电机转速控制硬件设计2.1主要器件功能1、L298N 是专用驱动集成电路，属于H 桥集成电路，与L293D 的差别是其输出电流增大，功率增强。
其输出电流为2A，最高电流4A，最高工作电压50V，可以驱动感性负载，如大功率直流电机，步进电机，电磁阀等，特别是其输入端可以与单片机直接相联，从而很方便地受单片机控制。
当驱动直流电机时，可以直接控制步进电机，并可以实现电机正转与反转，实现此功能只需改变输入端的逻辑电平。
此外可能通过使能端的高低电平的变换,从而使电机通断,来控制电机的转速。
图2板上的EN1 与EN2 为高电平时有效，这里的电平指的是TTL 电平。
EN1 为IN1 和IN2 的使能端，EN2为IN3 和IN4 的使能端。
POWER 接直流电源，注意正负，电源正端为VCC，电源地为GND。
2、ZLG7290的核心是一块ZLG7290B芯片，它采用I2C接口，能直接驱动8位共阴式数码管，同时可扫描管理多达64只按键，实现人机对话的功能资源十分丰富。
除具有自动消除抖动功能外，它还具有段闪烁、段点亮、段熄灭、功能键、连击键计数等强大功能，并可提供10种数字和21种字母的译码显示功能，用户可以直接向显示缓存写入显示数据，而且无需外接元件即可直接驱动数码管，还可扩展驱动电压和电流。
此外，ZLG7290B的电路简单，使用也很方便。
用户按下某个键时，ZLG7290的INT引脚会产生一个低电平的中断请求信号，读取键值后，中断信号就会自动撤销。
正常情况下，微控制器只需要判断INT引脚就可以得到键盘输入的信息。
微控制器可通过两种方式得到用户的键盘输入信息。
其一是中断方式，该方式的优点是抗干扰能力强，缺点是要占用微控制器的一个外部中断源。
其二是查询方式，即通过不断查询INT引脚来判断是否有键按下，该方式可以节省微控制器的一根I／O口线，但是代价是I2C 总线处于频繁的活动状态，消耗电流多并且不利于抗干扰。
图3ZLG7290能够直接驱动8 位共阴式数码管（或64 只独立的LED），同时还可以扫描管理多达64 只按键。
其中有8 只按键还可以作为功能键使用，就像电脑键盘上的Ctrl、Shift、Alt 键一样。
另外ZLG7290B 内部还设置有连击计数器，能够使某键按下后不松手而连续有效。
采用I2C 总线方式，与微控制器的接口仅需两根信号线。
可控扫描位数，可控任一数码管闪烁。
4、MAX232芯片是美信公司专门为电脑的RS-232标准串口设计的单电源电平转换芯片,使用+5v单电源供电。
图4第一部分是电荷泵电路。
由1、2、3、4、5、6脚和4只电容构成。
功能是产生+12v和-12v两个电源，提供给RS-232串口电平的需要。
第二部分是数据转换通道。
由7、8、9、10、11、12、13、14脚构成两个数据通道。
其中13脚（R1IN）、12脚（R1OUT）、11脚（T1IN）、14脚（T1OUT）为第一数据通道。
8脚（R2IN）、9脚（R2OUT）、10脚（T2IN）、7脚（T2OUT）为第二数据通道。
TTL/CMOS数据从T1IN、T2IN输入转换成RS-232数据从T1OUT、T2OUT送到电脑DB9插头；DB9插头的RS-232数据从R1IN、R2IN输入转换成TTL/CMOS数据后从R1OUT、R2OUT输出。
第三部分是供电。
15脚GND、16脚VCC（+5v）。
3．直流电机转速控制软件设计程序流程图图6CEA/VP 31X119X218RESET 9RD 17WR 16INT012INT113T014T115P101P112P123P134P145P156P167P178P0039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P0732P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728PSEN29ALE/P 30TXD 11RXD 10U6STC 89C5XVC CX112M HzC1030PF C1130p FTxD RxD ALE R1710KVC CC1210u FS0R181KRD WRS1116R1AVC CLEDVC C 116R?A 10KU?GND+515V VC C R61K123S S E N BO U T 4O U T 3I N 4E N B I N 3V S S G N D I N 2E N A I N1V S O U T 2O U T 1S E N A L298NVSC?100ufD1DIODED2DIODED4DIODED3DIODE VS SC?100ufDig 713Dig 612Dig 521Dig 422Dig 33Dig 24Dig 15Dig 06SDA 20SCL 19INT 14GND 11OS C117OS C218RES15VC C 16Seg H 10Seg G 9Seg F 8Seg E 7Seg D 2Seg C 1Seg B 24Seg A 23U22ZLG7290e 1d 2h 3c 4g 5C 06b 7C 18C 29f 10a11C 312LED1ln3461a e 1d 2h3c 4g 5C 06b 7C 18C 29f 10a11C 312LED2ln3461aSeg 0Seg 1Seg 2Seg 3Seg 4Seg 5Seg 6Seg 7Bit0Bit1Bit2Bit3Bit4Bit5Bit6Bit7OscOut OscIn B i t 0B i t 1B i t 2B i t 3B i t 4B i t 5B i t 6B i t 7R62270*8R63R64R65R66R67R68R69Seg 0Seg 1Seg 2Seg 3Seg 4Seg 5Seg 6Seg 7R7110kR7010kC1820pC1920p12X26M HzOscOut OscInVC CVC CC17100nFR7247KVC C4.2软件调试4.2.1 按键程序当按键按下的时候产生一个低电平,连接INT0,产生外部中断,使P1.1,P1.2,P1.3取反,从而控制电机正反转,和LED灯的状态,显示其转向.具体的程序如下:void INT0SUB() interrupt 0{P11=~P11;P12=~P12;P13=~P13;}4.2.2 PWM程序因为电机调速是本次设计的最主要任务之一，所以PWM程序也是程序中最重要的一环。
PWM的调速原理是通过调节一个斩波周期中的脉冲占空比来调节电机功率而达到调速目的。
本设计中，PWM的斩波周期为500us，那也就是说斩波频率为2kHz，在理论上能达到0.05%线性可调，也就是能以0.05%的调节精度来调节PWM占空比。
PWM调速子程序是放在定时器0中断中进行的，中断设置如下：ET0 = 1;//中断允许位TMOD=0x51;TH0=0xFE;TL0=0x0C;R0 = 1;//SETB TR0下面是PWM的中断子程序：void TIMER0() interrupt 1{TH0=0xFE;TL0=0x0C;if(r==0){a++;if(a>=c){P10=0;a=0;r=1;}}if(r==1){b++;if(b>=(100-c)){P10=1;b=0;r=0;n--;}4.2.3测速系统程序测速是本设计的另外一个重点。
本设计中测速系统的工作原理为：利用电机叶片上的磁钢，引起霍尔开关产生脉冲，单片机就采集此脉冲数，加以计算，得出其实时速度。
测速程序得用一个计数器1具体实现如下：TH1 = 0x00;TL1 = 0x00;ET1 = 1;TR1 = 1;函数中，TH1_1，TL1_1就是存放计数器1的计数值的缓冲区，当它们从TH1和TL1中取得数值之后，TH1和TL1随即被清零，为下一次计数做好准备。
void TIMER0() interrupt 1{int d,g,z;z=TL1;d=TL1*30;g=d-k;dat1=d%10;d=d/10;dat2=d%10;d=d/10;dat3=d%10;d=d/10;dat4=d;m=0;n=20;TL1=0X00;TH1=0X00;}4.2.4 调速程序本程序中我们利用逼近的方式来控制电机的转速,其相应的程序n。