文档介绍：《电子技术》课程设计报告课题: 直流电机 PWM 调速电路班级电气 1107 学号 1101205712 学生姓名王海彬专业电气信息类学院电子与电气工程学院指导教师电子技术课程设计指导小组淮阴工学院电子与电气工程学院 2012 年 05 月. 直流电机 PWM 调速电路一) 设计任务与要求: ,实现直流电机的正反向转动; PWM 驱动信号发生电路; ; ,可以按键或电位器调节电机转速; 。二)系统原理及功能概述 1)直流电机脉宽调速电路原理对小功率直流电机调速系统,使用单片机是极为方便的。其方法是通过改变电机电枢电压接通时间与通电周期的比值(即占空比)来控制电机速度。这种方法称为脉冲宽度调制( Pulse Width Modulation ),简称 PWM 。改变占空比的方法有 3种: (1)定宽调频法,这种方法是保持 t1不变,只改变 t2,这样周期 T(或频率) 也随之改变; (2)调宽调频法,保持 t1不变,而改变 t2,这样也使周期 T(或频率) 改变; (3)定频调宽法,这种方法是使周期 T(或频率)不变,而同时改变 t2和t1 由,当控制频率与系统的固有频率接近于前两种方法都改变了周期(或频率) 时,将会引起振荡,用的比较少,因此本系统用的是定频调宽法。在脉冲作用下,当电机通电时,速度增加。电机断电时,速度逐渐减小。只要按一定规律, 改变通断电时间,即可实现对电机的转速控制。设电机永远接通电源时,其最大转速为 Vmax ,设占空比 D=t1/T,则电机的平均速度为 Vd,平均速度 Vd 与占空比 D 的函数曲线如图 1-2 所示,从图可以看出, VD 与占空比 D并不是完全线性关系(图中实线),当系统允许时,可以将其近似的看成线性关系(图中虚线),本系统采用近似法。. 平均速度与占空比的关系 2)比例积分控制规律系统的控制算法主要采用了PI控制算法。其控制算法为: 其中 Kp 为比例系数, Ti 为积分系数。若单片机的采样周期为 T ,则上式可近似为: 上式即为位置式 PI控制算法。这里我们采用其增量式控制算法,根据递推原理可得: 则增量式控制算法为: 其中 Kp为控制器比例系数,Ki为积分时间常数。由于系统采用了比例积分调节器简称 PI 调节器,使系统在扰动的作用下,通过 PI 调节器的调节作用使电动机的转速达到静态无差,从而实现了静态无差。无静差调速系统中,比例积分调节器的比例部分使动态响应比较快无滞后, 积分部分使系统消除静差。 3)直流电机调速原理. 直流电机转速 n的表达式为: 式中:U- 电枢端电压;I-电枢电流;R-电枢电路总电阻;Φ-每极磁通量;K- 与电机结构有关的常数,因此直流电机转速 n的控制方法有三种,主要以调压调速为主。本控制器主要通过脉宽调制 PWM 来控制电动机电枢电压,实现调速。调脉宽的方式有三种:定频调宽、定宽调频和调宽调频。本系统采用了定频调脉宽方式的 PWM 控制,因为采用这种方式,电动机在运转时比较稳定;并且在采用单片机产生 PWM 脉冲的软件实现上比较方便。对直流电机转速的控制即可采用开环控制, 也可采用闭环控制。与开环控制相比,速度控制闭环系统的机械特性有以下优越性:闭环系统的机械特性与开环系统机械特性相