直流电机转速控制
无刷直流电机的调速与控制技术
无刷直流电机的调速与控制技术随着科技的发展，电动机在各个领域的应用越来越广泛。
而无刷直流电机作为一种高效、可靠的电机，在许多领域得到了广泛的应用。
无刷直流电机的调速与控制技术是保证电机运行稳定性和提高其性能的重要一环。
一、无刷直流电机的工作原理无刷直流电机是一种基于电磁感应原理工作的电动机。
其核心部件是电机转子上的永磁体，通过感应电流产生的磁场与定子线圈产生的磁场相互作用，从而实现电机的运转。
相比于传统的有刷直流电机，无刷直流电机省去了电刷与换向器件，因此具有更高的效率和更长的寿命。
二、无刷直流电机的调速方法无刷直流电机的调速方法主要包括电压控制调速和电流控制调速两种。
1. 电压控制调速电压控制调速是通过改变电压的大小来控制电机的转速。
在实际应用中，最常见的方式是采用PWM (Pulse Width Modulation) 调制技术。
PWM技术通过调整电压的占空比，使得电机在一个固定的周期内以不同的占空比工作，从而实现不同的转速。
这种方法简单易行，但是对于大功率的无刷直流电机，其调速范围较窄。
2. 电流控制调速电流控制调速是通过改变电机定子线圈的电流来控制电机的转速。
常见的控制方法有开环控制和闭环控制。
开环电流控制是在电机定子线圈中加回馈电阻，通过改变反馈电阻的大小来调整电流。
这种方法结构简单，控制参数易调，但是系统稳定性较差，无法适应负载的变化。
闭环电流控制是在开环控制的基础上加入反馈环节，通过传感器测量电机的电流，并与设定的电流进行比较，通过PID控制算法来调整控制器输出的电压，从而控制电机的转速。
这种方法可以提高系统的稳定性和动态响应性能，适用于对转速精度和系统稳定性要求较高的应用。
三、无刷直流电机的控制技术无刷直流电机的控制技术是实现电机调速的重要手段之一。
根据不同的应用场景和需求，可以选择不同的控制方法。
1. 速度控制速度控制是无刷直流电机最基本的控制方式。
通过改变电机的输入提速，可以控制电机的转速。
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。
直流电机调速系统的设计
直流电机调速系统的设计直流电机调速系统是控制直流电机转速的一个重要工程应用领域。
在很多工业领域中，直流电机的转速控制是非常重要的，因为直流电机的转速对于机械设备的运行效率和稳定性有着重要影响。
本文将详细介绍直流电机调速系统的设计原理和步骤。
一、直流电机调速系统的基本原理直流电机调速系统的基本原理是通过改变电机的电压和电流来控制电机的转速。
一般来说，直流电机的转速与电机的电压和负载有关，转速随电压增加而增加，转速随负载增加而减小。
因此，当我们需要调节直流电机的转速时，可以通过改变电机的电压和负载来实现。
二、直流电机调速系统的设计步骤1.确定设计要求：在设计直流电机调速系统之前，首先需要确定系统的设计要求，包括所需的转速范围、响应速度、控制精度和负载要求等。
这些设计要求将指导系统的设计和选择适当的控制器。
2.选择控制器：根据设计要求，选择适当的控制器。
常见的直流电机调速控制器有PID控制器、模糊控制器和自适应控制器等。
根据实际情况，选择最合适的控制器来实现转速调节。
3.选择传感器：为了实时监测电机的转速和位置，需要选择合适的传感器来进行测量。
常见的传感器有光电编码器、霍尔效应传感器和转速传感器等。
根据实际需求，选择合适的传感器进行安装和测量。
4.搭建电路：根据控制器的要求，搭建合适的电路来实现控制和测量功能。
通常需要安装电压和电流传感器来实时监测电机的电压和电流，并将测量结果反馈给控制器。
5.调试和测试：在电路搭建完成后，需要进行调试和测试来验证系统的性能。
首先调整控制器的参数，使得系统能够按照设计要求进行转速调节。
然后进行负载试验，测试系统在不同负载下的转速调节性能。
对系统进行调试和测试，可以发现问题并及时解决，确保系统能够正常工作。
6.性能优化：根据测试结果，对系统进行性能优化。
根据实际需求，调整控制器的参数和传感器的位置，改善系统的转速调节性能和响应速度。
优化后的系统将更好地满足设计要求。
三、直流电机调速系统的工程应用总结：本文详细介绍了直流电机调速系统的设计原理和步骤。
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。
简述直流电动机的调速方法。
简述直流电动机的调速方法。
直流电动机是一种无刷直流电机,其工作原理基于电枢的旋转,其调速方法
主要有以下几种:
1. 电阻调速:将直流电动机接入电阻器中,通过改变电阻的大小来控制电动机的转速。
这种方法的优点是调速范围宽,但缺点是调速效率低,而且电阻器易损坏。
2. 电容调速:在直流电动机的转轴上加装电容,通过改变电容的大小来控制电动机的转速。
这种方法的优点是调速效率高,但缺点是需要较大的电容,而且容易引起电动机故障。
3. 串激调速:在直流电动机的转轴上串联一个电阻和一个电感,通过改变它们的相对大小来控制电动机的转速。
这种方法的优点是调速范围宽,但缺点是需要复杂的电路,而且容易引起电动机故障。
4. 反相调速:在直流电动机的转轴上加装一个电容器和一个电阻,通过改变它们的相对大小来控制电动机的转速。
这种方法的优点是调速效率高,但缺点是需要较大的电容器,而且容易引起电动机故障。
除了以上几种调速方法外,还有一些其他的方法,例如脉冲调速、积分调速等。
这些方法在实际应用中要根据具体情况选择使用。
直流电动机的调速方法的选择应该考虑到调速范围、调速效率、电动机的性能和稳定性等因素。
在实际应用中,需要根据具体的情况和要求选择合适的调速方法。
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。
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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）。
2.2硬件原理图电路图图53．直流电机转速控制软件设计程序流程图图6 4．调试4.1硬件测试4.1.1单片机部分及其接口电路测试DCBEA/VP31X119X218RESET9RD17WR16INT012INT113T014T115P101P112P123P134P145P156P167P178P0039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P0732P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728PSEN29ALE/P30TXD11RXD10U6STC89C5XVC CX112M HzC1030PFC1130p FTxDRxDALER1710KVC CC1210u FS0R181KRDWRS1116R1AVC CLEDVC C116R?A10K图7当按键S1按下时,产生INT0中断,使P1.2,P1.3取反.这样就能控制电机的正反转,且中断来时P1.1取反这样LED灯亮灭代表不同的转向.4.1.2电机部分电路及其接口电路测试U?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 N 1V S O U T 2O U T 1S E N A L298NVSC?100ufD1DIODED2DIODED4DIODED3DIODE VS SC?100uf图8电机测试时,L298N 的IN3,IN4的输出控制电机的正反转,IN3,IN4为0,1,时是一种转向,当IN3,IN4为1,0时,就反向转动.而电机的转速控制是通过L298N 的ENB 来控制,由于ENB 的状态直接确定电机的通断,所以,测试时,通过调节ENB 占空比的输出来测试电机的转速控制.电机的测速是通过霍尔开关来获取的,电机的叶片上贴有磁钢,当磁钢经过霍尔开关时,霍尔开关2脚产生脉冲,当一定的时间到时,霍尔开关的2脚输出的脉冲数被单片机记录,然后经过处理在8位数码管上显示出来.4.1.3 数码管的部分电路及其接口电路测试Dig 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 C图9通过单片机控制使LED1显示输入需要控制的转速，LED2来显示实时的转速，单片机与LED 灯之间通过集成芯片ZLG7290来进行连接。
4.2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。