直流电机PWM调速与控制设计报告

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直流PWM调速系统调节器的设计实验报告

直流PWM调速系统调节器的设计一、实验目的以双极式直流PWM调速系统为例，通过实验了解速度调节器参数对调速系统动态和静态性能的影响，从而掌握设计调节器的有关知识。

二、预习要求1．复习双极式直流PWM调速系统原理及特性。

2．回答下列问题：(1)直流PWM放大器在直流PWM调速系统中的作用是什么？答：直流PWM调速系统中脉冲形成与分配电路输出的PWM信号（即控制信号）不能直接用来驱动大功率开关管。

PWM放大器无论采用何种大功率器件，都必须设置相应的驱动电路，以满足晶体管工作时基极（弱电控制端）电流（或电压）的要求，不同类型晶体管的驱动电路要求是不一样的。

直流PWM放大器在直流PWM调速系统中的作用就是放大PWM信号的功率以驱动大功率开关管。

(2)调节直流电机的速度主要有哪几种方法？答：a. 改变电枢回路电阻调速。

当负载一定时，随着串入的外接电阻R的增大，电枢回路总电阻增大，电动机转速就降低。

b. 改变电枢电压调速。

连续改变电枢供电电压，可以使直流电动机在很宽的范围内实现无级调速。

c. 改变励磁电流调速。

当电枢电压恒定时，改变电动机的励磁电流也能实现调速。

电动机的转速与磁通Ф（也就是励磁电流）成反比，即当磁通减小时，转速升高；反之，则降低。

由于电动机的转矩是磁通和电枢电流的乘积，电枢电流不变时，随着磁通的减小，其转速升高，转矩也会相应地减小。

(3)调速系统的性能指标主要有哪些？答：A. 稳态指标。

（a）调速范围D：生产机械要求电动机能达到的最高转速n max和最低转速n min 之比。

（b）静差率S：当系统在某一转速下运行时，负载由理想空载变到额定负载时所对应的转速降落△n N与理想空载转速n o之比。

B. 动态指标。

（a）跟随性能指标：在给定信号（或称参考输入信号）R（t）的作用下，系统输出量C（t）的变化情况用跟随性能指标来描述。

跟随性能指标包括上升时间、超2调量、调节时间等指标。

（b ）抗扰性能指标：控制系统在稳态运行中，如果受到外部扰动（如负载变化、电网电压波动），就会引起输出量的变化。

直流电机PWM调速课程设计报告

摘要在社会生活和生产中,常常需要改变电机的转速和转向。

通过改变电机回路中的电阻来改变电机转速；通过改变电机接到电源的正负极来改变电机的转向不失为一种简单易行、成本低廉的方法。

但是这种方法效率低、机械特性软、不能得到较宽和平滑的调速性能。

本文利用555芯片以及少量外部元件组成的占空比可调的多谐振荡器，输出PWM信号，接到L298电机驱动芯片，来驱动直流电机。

通过控制输出信号的占空比来控制电机的转速，而电机的转向可以通过双刀双掷开关控制L298芯片5和7引脚的高低电平输入来控制。

实验表明，占空比的调节范围为0%~95%，电机转速可以从零开始逐渐调快，转向可通过单刀双掷开关随意控制，达到了预期的目标。

本设计为直流电机的调速提供了一种简易的方法，同时获得了较宽和平滑的调速性能。

关键词：PWM；占空比；调速；多谐振荡器目录摘要 (I)目录 (II)第1章绪论 (1)1.1 直流电机调速起源 (1)1.2直流电机调速发展概况 (1)1.3 研究方案 (1)第2章预备知识 (2)2.1 555定时器 (2)2.2 L298驱动芯片 (4)2.3理论分析 (6)第3章系统组成及工作原理 (7)3.1系统组成 (7)3.2工作原理 (7)第4章电路设计方案 (11)第5章调试结果与分析 (13)结论 (15)参考文献 (16)附录 (17)第1章绪论1.1 直流电机调速起源自从电动机发明那天起，电动机的调速问题就成为人们思考的问题。

电动机被发明之后，被迅速用于人们的衣行住行当中，生产生活都离不开它。

电动车是生活最常见的运用电动机的例子，在电动车行驶过程中，由于路况的不断变化，经常需要调节电动机的速度来调节电动车的速度。

除此之外，医学领域、农业领域、工业领域，甚至是高新科技领域都离不开电动机，而且需要极其平滑细腻的调速性能，可见电动机调速是非常重要的。

随着科技的发展，人们掌握了越来越多的调速方法，方法也不断升级优化。

PWM控制直流电机调速

毕业设计论文PWM 控制直流机电调速脉宽调制(PWM)控制技术，是利用半导体开关器件的导通和关断，把直流电压变成电压脉冲序列，并控制电压脉冲的宽度和脉冲序列的周期以达到变压变频目的的一种控制技术。

PWM 控制技术广泛地应用于开关稳压电源，不间断电源(UPS)，以及交直流电动机传动等领。

本文阐述了 PWM 变频调速系统的基本原理和特点，并在此基础上给出了一种基于 Mitel SA866DE 三相 PWM 波形发生器和绝缘栅双极功率晶体管(IGBT)的变频调速设计方案。

直流电动机具有优良的调速特性,调速平滑、方便, 调速范围广;过载能力大,能承受频繁的冲击负载,可实现频繁的无级快速起动、制动和反转;能满足生产过程自动化系统各种不同的特殊运行要求，在许多需要调速或者快速正反向的电力拖动系统领域中得到了广泛的应用。

直流电动机的转速调节主要有三种方法：调节电枢供电的电压、减弱励磁磁通和改变电枢回路电阻。

针对三种调速方法，都有各自的特点，也存在一定的缺陷。

例如改变电枢回路电阻调速只能实现有级调速，减弱磁通虽然能够平滑调速，但这种方法的调速范围不大，普通都是配合变压调速使用。

所以，在直流调速系统中，都是以变压调速为主。

其中，在变压调速系统中，大体上又可分为可控整流式调速系统和直流PWM 调速系统两种。

直流 PWM 调速系统与可控整流式调速系统相比有下列优点:由于PWM 调速系统的开关频率较高 ,仅靠电枢电感的滤波作用就可获得平稳的直流电流 , 低速特性好，稳速精度高，调速范围宽，可达1：10000 摆布;同样,由于开关频率高, 快速响应特性好,动态抗干扰能力强,可以获得很宽的频带;开关器件只工作在开关状态,主电路损耗小,装置效率高;直流电源采用不控整流时，电网功率因数比相控整流器高。

正因为直流 PWM 调速系统有以上的优点，并且随着电力电子器件开关性能的不断提高,直流脉宽调制( PWM) 技术得到了飞速的发展。

PWM直流电机调速实验报告

uchar count ,count_time= 0;
int real_count=0;
uchar time;
uchar PWMH = 400;uchar PWML = 400;
uchar code table[]={0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07,0x7F,0x6F,\
sent(table[speed1%100/10]);
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void timer0init(void)
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for(i;i<8;i++)
{
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CLK = 0;_nop_();CLK = 1;
dat<<=1;
题目：
PWM直流电机调速实验
学生姓名：
学号：
指导教师：
张友旺
学院：
机电工程学院
专业班级：
机械1604班
日期2019年12月
一、实验目的
1.了解脉宽调制（PWM）的原理
2.学习用PWM输出模拟量驱动直流电机
3.熟悉51系列单片机的延时程序
二、实验步骤
本实验需要用到本实验需要用到单片机最小应用系统（F1区）、串行静态显示（I3区）和直流电机驱动模块（M1区）。

PWM控制的直流电动机调速系统设计

中國計量學院課程設計設計報告書題目：PWM控制的直流電動機調速系統設計二級學院現代科技學院專業電氣工程及自動化班級電氣062姓名*****學號**********同組同學姓名 ****** ******* 同組同學學 *********** *********2009年 12 月 23 日設計題目：PWM控制的直流電動機調速系統設計1、前言近年來，隨著科技的進步，電力電子技術得到了迅速的發展，直流電機得到了越來越廣泛的應用。

直流它具有優良的調速特性,調速平滑、方便,調速範圍廣;超載能力大,能承受頻繁的衝擊負載,可實現頻繁的無級快速起動、制動和反轉;需要能滿足生產過程自動化系統各種不同的特殊運行要求，從而對直流電機的調速提出了較高的要求，改變電樞回路電阻調速，改變電樞電壓調速等技術已遠遠不能滿足要求，這時通過PWM方式控制直流電機調速的方法應運而生。

採用傳統的調速系統主要有以下缺陷：模擬電路容易隨時間漂移，會產生一些不必要的熱損耗，以及對雜訊敏感等。

而在用了PWM技術後，避免了以上的缺陷，實現了用數字方式來控制模擬信號，可以大幅度降低成本和功耗。

另外，由於PWM 調速系統的開關頻率較高,僅靠電樞電感的濾波作用就可獲得平穩的直流電流,低速特性好；同樣,由於開關頻率高,快速回應特性好,動態抗干擾能力強,可以獲得很寬的頻帶;開關器件只工作在開關狀態,主電路損耗小,裝置效率高。

PWM 具有很強的抗噪性，且有節約空間、比較經濟等特點。

2、設計要求及組內分工2.1設計要求（1）根據電機與拖動實驗室提供的直流電動機，設計基於PWM的電動機調速方案。

（2）選用合適的功率器件，設計電動機的驅動電路。

（3）設計PWM波形發生電路，使能通過按鍵對電機轉速進行調節，要求至少有兩個速度控制按鍵，其中一個為加速鍵（每按一次，使電機轉速增加）；另一個為減速鍵，功能與加速鍵相反。

（4）撰寫課程設計報告。

2.2組內分工（1）負責直流電動機調速控制硬體設計及電路焊接：主要由胡佳春和葉秋平完成（2）負責調速控制軟體編寫及調試：主要由朱健和葉秋平完成（3）撰寫報告：主要由胡佳春和朱健完成3、系統設計原理脈寬調製技術是利用數字輸出對模擬電路進行控制的一種有效技術，尤其是在對電機的轉速控制方面，可大大節省能量，PWM控制技術的理論基礎為：衝量相等而形狀不同的窄脈衝加在具有慣性的環節上時，其效果基本相同，使輸出端得到一系列幅值相等而寬度不相等的脈衝，用這些脈衝來代替正弦波或其他所需要的波形。

直流电机的PWM控制器设计报告

目录1．课程设计目的 (2)2．课程设计题目描述和要求 (2)3．课程设计报告内容 (2)3.1系统硬件电路介绍 (2)3.1.1系统硬件电路框图 (2)3.1.2单片机部分的具体电路图及工作原理 (2)3.1.3光耦隔离部分的具体电路图及工作原理 (3)3.1.4驱动部分的具体电路图及工作原理 (3)3.1.5主电路部分具体电路图及其工作原理 (4)3.2系统软件介绍 (5)4．总结 (7)参考文献 (8)附录1系统完整硬件电路 (9)1．课程设计目的提高利用单片机编程产生不同占空比的PWM 信号波的能力。

提高并掌握光耦合电路、驱动电路、H 桥电路的设计能力。

提高电路布局﹑布线及检查和排除故障的能力。

培养书写综合实验报告的能力。

2．课程设计题目描述和要求通过程序设计，在单片机的输出端口上产生所需PWM 信号波，并通过驱动装置进行信号的放大，然后将放大后的信号加到场效应管的相应端口，控制相应场效应管的开通与关断，以至可以形成两个不同回路，产生相反的回路电流，从而实现电机的正反转及调速。

3．课程设计报告内容3.1 系统硬件电路介绍利用光耦合器件实现单片机与驱动电路之间的电气隔离，避免器件受损。

利用驱动电路对单片机的输出信号进行放大，保证能有效地驱动场效应管的开通与关断。

利用场效应管组成H 桥，实现主电路的两种回路的形成，以至能实现电机的正反转与调速。

3.1.1系统硬件电路框图系统硬件电路框图如图1所示图1 系统硬件电路框图硬件各部分功能介绍：单片机：负责产生需要的PWM 信号波。

光耦隔离：负责单片机与驱动电路之间的电气隔离，保护控制端器件受损。

驱动：负责将单片机产生的信号波进行放大后送场效应管。

主电路：通过改变相应场效应管的通断，形成不同的回路电流以控制电机正反转及调速。

3.1.2单片机部分的具体电路图及工作原理1. 单片机管脚图如图2所示图2 单片机管脚图2. 单片机工作原理确定单片机内部晶振频率，通过计数方式实现单片机的定时功能，再通过定时、计数功能相配合的方式实现定时时间的循环，从而控制相应输出端口输出的信号能循环控制某些元器件的通断，达到所需的控制要求。

直流脉宽(PWM)调速系统设计与研究——主电路设计课设报告

沈阳理工大学课程设计摘要调速系统是当今电力拖动自动控制系统中应用最广泛的一中系统。

目前对调速性能要求较高的各类生产机械大多采用直流传动，简称为直流调速。

早在20世纪40年代采用的是发电机－电动机系统，又称放大机控制的发电机－电动机组系统。

这种系统在40年代广泛应用，但是它的缺点是占地大，效率低，运行费用昂贵，维护不方便等，特别是至少要包含两台与被调速电机容量相同的电机。

为了克服这些缺点，50年代开始使用水银整流器作为可控变流装置。

这种系统缺点也很明显，主要是污染环境，危害人体健康。

50年代末晶闸管出现，晶闸管变流技术日益成熟，使直流调速系统更加完善。

晶闸管－电动机调速系统已经成为当今主要的直流调速系统，广泛应用于世界各国。

近几年，交流调速飞速发展，逐渐有赶超并代替直流调速的趋势。

直流调速理论基础是经典控制理论，而交流调速主要依靠现代控制理论。

不过最近研制成功的直流调速器，具有和交流变频器同等性能的高精度、高稳定性、高可靠性、高智能化特点。

同时直流电机的低速特性，大大优于交流鼠笼式异步电机，为直流调速系统展现了无限前景。

单闭环直流调速系统对于运行性能要求很高的机床还存在着很多不足，快速性还不够好。

而基于电流和转速的双闭环直流调速系统静动态特性都很理想。

关键字：调速系统直流调速器晶闸管晶闸管－电动机调速系统沈阳理工大学课程设计目录1 绪论 (1)1.1 背景 (1)1.2 直流调速系统的方案设计 (1)1.2.1 设计已知参数 (1)1.2.2 设计指标 (2)1.2.3 现行方案的讨论与比较 (2)1.2.4 选择PWM控制系统的理由 (2)1.2.5 选择IGBT的H桥型主电路的理由 (3)1.2.6 采用转速电流双闭环的理由 (3)2 直流脉宽调速系统主电路设计 (4)2.1 主电路结构设计 (4)2.1.1 PWM变换器介绍 (4)2.1.2 泵升电路 (7)2.2 参数设计 (7)2.2.1 IGBT管的参数 (7)2.2.2 缓冲电路参数 (8)2.2.3 泵升电路参数 (8)3 直流脉宽调速系统控制电路设计 (9)3.1 PWM信号发生器 (9)3.2 转速、电流双闭环设计 (9)3.2.1 电流调节器设计 (10)3.2.2 转速调节器设计 (13)4 系统调试 (17)4.1 系统结构框图 (17)4.2 系统单元调试 (17)4.2.1 基本调速 (17)4.2.2 转速反馈调节器、电流反馈调节器的整定 (18)4.3 实验结果 (18)4.3.1 开环机械特性测试 (18)4.3.2 闭环系统调试及闭环静特性测定 (19)5 总结 (20)参考文献 (21)附录A (22)A.1 晶闸管直流调速系统参数和环节特性的测定 (22)A.2 双闭环可逆直流脉宽调速系统性能测试 (26)沈阳理工大学课程设计1 绪论背景在现代科学技术革命过程中，电气自动化在20世纪的后四十年曾进行了两次重大的技术更新。

基于PWM控制的直流电机自动调速系统设计

基于PWM控制的直流电机自动调速系统设计一、引言直流电机是工业中最常见的电动机之一，其工作原理简单，结构紧凑，控制方便，广泛应用于各行各业。

为了满足不同工况下的运行需求，需要设计一个自动调速系统来调整直流电机的转速。

本文将基于PWM控制方法设计一个直流电机自动调速系统。

二、系统设计1.系统结构直流电机自动调速系统的基本结构包括传感器、控制器、电源和执行器。

传感器用于检测电机的转速，控制器根据检测到的转速信号进行处理，并通过PWM控制方法调整电机的输入电压，从而实现自动调速。

2.传感器选择直流电机的转速检测一般使用霍尔效应传感器来实现。

霍尔传感器可以直接测量电机转子的位置，并根据位置变化来计算转速。

传感器输出的信号经过放大和处理后，可以作为控制器的输入信号。

3.控制器设计控制器是整个自动调速系统的核心部分。

控制器接收传感器的转速信号，并通过PID算法对电机的转速进行调节。

PID算法是一种经典的控制方法，可以根据当前的偏差、偏差变化率和偏差积分值来计算控制量。

在本系统中，控制器输出的控制量即为PWM信号。

4.PWM控制方法PWM（Pulse Width Modulation）控制方法是一种通过调整脉冲宽度来控制输出电压的方法。

在本系统中，PWM控制方法可以通过改变PWM信号的占空比来调整电机的输入电压。

当需要提高电机转速时，增加PWM信号的占空比；当需要降低电机转速时，减小PWM信号的占空比。

通过反馈控制，控制器可以根据实际转速信号不断调整PWM信号的占空比，从而实现电机的自动调速。

5.电源选择在直流电机自动调速系统中，电源需要提供稳定的直流电压以供电机正常工作。

一般可选择线性稳压器或开关稳压器来提供所需的直流电压。

在选择电源时，需要考虑电机的功率和电源的效率，以确保系统的稳定性和可靠性。

6.执行器选择执行器是将控制信号转换为实际操作的部分。

在直流电机自动调速系统中，执行器可选择光耦隔离器和驱动芯片来实现PWM信号控制。

直流电机PWM调速

直流电机转速的PWM控制测速王鹏辉姬玉燕摘要本设计采用PWM的控制原理来完成对直流电机的正转、反转以及其加速、减速过程的控制，在此过程中是通过单片机的定时器加上中断的方式产生不同时长的高低电压脉冲信号来完成。

并通过霍尔传感器对直流电机的转速进行测定，最后将实时测定的转速数值1602液晶屏上。

关键词：PWM控制直流电机霍尔传感器 1602液晶显示屏 L298驱动一、设计目的：了解直流电机工作原理，掌握用单片机来控制直流电机系统的硬件设计方法，熟悉直流电机驱动程序的设计与调试，能够熟练应用PWM方法来控制直流电机的正反转和加减速，提高单片机应用系统设计和调试水平。

1.1系统方案提出和论证转速测量的方案选择,一般要考虑传感器的结构、安装以及测速范围与环境条件等方面的适用性;再就是二次仪表的要求,除了显示以外还有控制、通讯和远传方面的要求。

本说明书中给出两种转速测量方案，经过我和伙伴查资料、构思和自己的设计，总体电路我们有两套设计方案，部分重要模块也考虑了其它设计方法，经过分析，从实现难度、熟悉程度、器件用量等方面综合考虑，我们才最终选择了一个方案。

下面就看一下我们对两套设计方案的简要说明。

1.2 方案一：霍尔传感器测量方案霍尔传感器是利用霍尔效应进行工作的？其核心元件是根据霍尔效应原理制成的霍尔元件。

本文介绍一种泵驱动轴的转速采用霍尔转速传感器测量。

霍尔转速传感器的结构原理图如图3.1, 霍尔转速传感器的接线图如图3.2 。

传感器的定子上有2 个互相垂直的绕组A 和B, 在绕组的中心线上粘有霍尔片HA 和HB ,转子为永久磁钢,霍尔元件HA 和HB 的激励电机分别与绕组A 和B 相连,它们的霍尔电极串联后作为传感器的输出。

图3.1 霍尔转速传感器的结构原理图方案霍尔转速传感器的接线图缺点：采用霍尔传感器在信号采样的时候，会出现采样不精确，因为它是靠磁性感应才采集脉冲的，使用时间长了会出现磁性变小，影响脉冲的采样精度。

PWM直流电机调速系统设计

PWM直流电机调速系统设计PWM（脉宽调制）直流电机调速系统设计是通过改变电机输入电压的有效值和频率，以控制电机转速的一种方法。

本文将介绍PWM直流电机调速系统的原理、设计过程和实施步骤。

一、PWM直流电机调速系统原理1.电机：PWM直流电机调速系统使用的电机一般是带有永磁励磁的直流电机，其转速与输入电压成正比。

2.传感器：传感器主要用于检测电机转速和转速反馈。

常用的传感器有霍尔传感器和编码器。

3.控制器：控制器通过接收传感器反馈信号，并与用户输入信号进行比较来调整电机输入电压。

控制器一般包括比较器、计数器、时钟和PWM 发生器。

4.功率电源：功率电源负责提供PWM信号的电源。

PWM直流电机调速系统的工作原理是：先将用户输入转速转化为电压信号，然后通过比较器将输入信号与传感器反馈信号进行比较，再将比较结果输入给计数器，由计数器根据输入信号的边沿通过时钟控制PWM发生器，最后通过功率电源提供PWM信号给电机。

二、PWM直流电机调速系统设计过程1.确定电机类型和参数：根据实际需要确定使用的直流电机类型和技术参数，包括额定电压、额定转速、功率等。

2.选择传感器：根据调速要求选择合适的传感器，常用的有霍尔传感器和编码器。

3.设计控制器：根据电机类型和传感器选择合适的控制器，设计比较器、计数器、时钟和PWM发生器电路，并进行连线连接。

4.设计功率电源：根据控制器和电机的电压和电流要求设计适当的功率电源电路。

5.总结设计参数：总结所选器件和电路的技术参数，确保设计完整。

三、PWM直流电机调速系统实施步骤1.进行电路连线：根据设计图将所选器件和电路进行连线连接，包括控制器、传感器、电机和功率电源。

2.进行参数调整：根据需要进行控制器参数的调整，如比较器的阈值、计数器的初始值等。

3.进行调速测试：连接电源后，通过用户输入信号和传感器反馈信号进行调速测试。

根据测试结果进行参数调整。

4.优化系统性能：根据测试结果优化系统性能，如改进控制器参数、调整电机参数等。

直流电机PWM波调速的设计与制作实验报告

《单片机原理与应用》课程设计报告直流电机PWM波调速的设计与制作要求：一、功能要求1、实现利用PWM波控制直流电机的转速；2、用数码管显示PWM波的输出占空比；3、用数码管显示直流电机的转速标志；4、实现对直流电机的速度调制；二、设计过程要求1、查阅资料确定设计方案；2、对设计方案进行仿真验证；3、选择合适的元器件，搭建电路实验验证效果；4、画出PCB图；5、书写设计报告；6、答辩。

三、设计报告要求设计报告主要包括：题目、内容和要求、总体方案和设计思路、仿真电路图、软件设计、仿真调试效果、实验测试效果图、PCB图、心得体会。

姓名：谭德兵学号：1886100112专业：电子科学与技术班级：10级01班成绩：评阅人：安徽科技学院理学院物电系一、实验设计目的1、掌握脉宽调制的方法；2、用程序实现脉宽调制，并对直流电机进行调速控制；3、学习用LM339内部四个电压比较器产生锯齿波、直流电压、PWM脉宽；4、掌握脉宽调制PWM控制模式；5、掌握电子系统的一般设计方法；6、培养综合应用所学知识来指导实践的能力；7、掌握常用元器件的识别和测试，熟悉常用仪表，了解电路调试的基本方法进一步掌握制版、电路调试等技能。

二、实验设计设备单片机开发板，单片机最小系统，驱动器，直流电机，连接导线等三、实验设计原理1)设计总体方案总体设计模块1、STC89C52本设计运用单片机芯片STC89C52，通过控制单片机输出引脚P1.7输出的高低电平的延时时间长短来达到控制电机的目的,运用单片机定时器/计数器1对光电编码盘产生的冲进行计数，将所得到的数值送到P0口显示。

8051单片机引脚描述·电源引脚Vcc和Vss : Vcc：电源端，接＋5V，Vss：接地端。

·时钟电路引脚XTAL1和XTAL2：·XTAL1：接外部晶振和微调电容的一端，在片内它是振荡器倒相放大器的输入，若使用外部TTL时钟时，该引脚必须接地。

pwm直流电机调速实验报告

pwm直流电机调速实验报告PWM控制直流电机实验报告PWM控制直流电机实验报告PWM控制直流电机实验一、实验目的1、熟悉PWM调制的原理和运用。

2、熟悉直流电机的工作原理。

3、能够读懂和编写直流电机的控制程序。

二、实验原理:运动控制系统是以机械运动的驱动设备??电机为控制对象，以控制器为核心，以电力电子器件及功率变换装置为执行机构，在自动控制理论的指导下组成的电气传动自动控制系统。

这类系统控制电机的转矩、转速和转角，将电能转换为机械能，实现运动控制的运动要求。

可以看出，控制技术的发展是通过电机实现系统的要求，电机的进步带来了对驱动和控制的要求。

电机的发展和控制、驱动技术的不断成熟，使运动控制经历了不同的发展阶段。

1、直流电机的工作原理: 直流电机的原理图图中，固定部分有磁铁，这里称作主磁极;固定部分还有电刷。

转动部分有环形铁心和绕在环形铁心上的绕组。

(其中2个小圆圈是为了方便表示该位置上的导体电势或电流的方向而设置的)。

上图表示一台最简单的两极直流电机模型，它的固定部分(定子)上，装设了一对直流励磁的静止的主磁极N和S，在旋转部分(转子)上装设电枢铁心。

定子与转子之间有一气隙。

在电枢铁心上放置了由A和X两根导体连成的电枢线圈，线圈的首端和末端分别连到两个圆弧形的铜片上，此铜片称为换向片。

换向片之间互相绝缘，由换向片构成的整体称为换向器。

换向器固定在转轴上，换向片与转轴之间亦互相绝缘。

在换向片上放置着一对固定不动的电刷B1和B2，当电枢旋转时，电枢线圈通过换向片和电刷与外电路接通。

当给电刷加一直流电压，绕组线圈中就有电流流过，由电磁力定律可知导体会受到电磁力作用。

导体处于N极下与电刷A接触电流向里流，产生电磁力矩为逆时针;导体处于S极下与电刷B接触电流向外流，产生电磁力矩仍为逆时针。

转子在该电磁力矩作用下开始旋转。

2、PWM调制原理脉冲宽度调节(PWM)是英文Pulse Width Modulation的缩写，简称脉宽调制。

实验PWM电机调速实验报告

PWM电机调速班级：09应电（5）班姓名：学号：0906020122指导老师时间：2011年10月20日目录一、实验名称 (2)二、实验设计的目的和要求 (2)三、预习要求 (2)四、电路原理图 (4)五、电路工作原理 (4)六、 PCB图 (5)七、实验结果 (6)·八、实验中出现的问题以及解决方法 (13)九、实验心得 (13)十、参考文献 (14)十一、元件清单 (14)一、实验名称：PWM电机调速二、实验设计的目的和要求1）学习用LM339内部四个电压比较器产生锯齿波、直流电压、PWM脉宽；2）掌握脉宽调制PWM控制模式；3）掌握电子系统的一般设计方法；4）培养综合应用所学知识来指导实践的能力；5）掌握常用元器件的识别和测试，熟悉常用仪表，了解电路调试的基本方法进一步掌握制版、电路调试等技能。

三、预习要求3.1关于LM339器件的特点和一些参数图3-1 LM339管脚分配图1）电压失调小，一般是2mV；2）共模范围非常大，为0v到电源电压减1.5v；3）他对比较信号源的内阻限制很宽；4）LM339 vcc电压范围宽，单电源为2-36V，双电源电压为±1V-±18V；5）输出端电位可灵活方便地选用；6）差动输入电压范围很大，甚至能等于vcc。

3.2 分析PWM电机调速电路的系统组成原理，画出每一级电路输出的波形1）由1、6、7管脚构成的电压比较器，通过RC积分电路调节可调变阻器R5(203)，产生锯齿波图3-2 锯齿波2) 由8、9、14管脚构成的比较器，通过8管脚接入前一个比较器1管脚产生的锯齿波信号与调节R7(103)取样得到的9管脚电压做比较通过比较器14管脚输出的是PWM脉宽图3-3 脉冲波（pwm）3）PWM电机调速电路中有两个三极管，是具有耦合放大作用的4）另外电路中的输入4、5管脚和10、11管脚的两个电压比较器在整个电路中具有欠压保护和过流保护四、电路原理图图4-1 PWM电机调速原理图五、电路工作原理直流电机的PWM调速原理是通过调节驱动电压脉冲宽度的方式，并与电路中一些相应的储能元件配合，改变了输送到电枢电压的幅值，从而达到改变直流电机转速的目的。

直流电机PWM调速控制系统设计

直流电机PWM调速控制系统设计一、引言直流电机是一种常见的电动机，广泛应用于工业生产中的机械传动系统。

为了实现对直流电机的调速控制，可以采用PWM（脉宽调制）技术。

PWM调速控制系统通过控制脉冲宽度的变化来调整输出信号的平均电压，从而改变电机的转速。

本文将详细介绍直流电机PWM调速控制系统的设计原理、电路设计和控制算法等方面。

二、设计原理1、PWM调制原理PWM调制是一种通过改变脉冲宽度来控制平均电压的技术。

在PWM调速控制系统中，主要是通过改变脉冲的占空比来改变输出信号的平均电压，从而调整电机的转速。

2、直流电机调速原理直流电机的转速与电源电压成正比，转速调节的基本原理是改变电机的供电电压。

在PWM调速控制系统中，通过改变PWM信号的占空比，即每个周期高电平的时间占总周期时间的比例，来改变电机的供电电压，从而控制电机的转速。

三、电路设计1、输入电源电压变换电路为了适应不同的输入电源电压，需要设计输入电源电压变换电路。

该电路的功能是将输入电源电压通过变压器等元件进行变压或变换，使其适应电机的工作电压要求。

2、PWM信号发生电路PWM信号发生电路主要是负责产生PWM信号。

常用的PWM信号发生电路有555定时器电路和单片机控制电路等。

3、驱动电路驱动电路用于控制电机的供电电压。

常见的驱动电路有晶闸管调压电路、MOSFET驱动电路等。

通过改变驱动电路的控制信号，可以改变电机的转速。

四、控制算法在PWM调速控制系统中，需要设计相应的控制算法，来根据系统输入和输出变量进行调速控制。

常见的控制算法有PID控制算法等。

PID控制算法是一种经典的控制算法，通过对系统的误差、误差变化率和误差积分进行综合调节，来控制输出变量。

在PWM调速控制系统中，可以根据电机的转速反馈信号和设定转速信号，计算出误差，并根据PID 控制算法调节PWM信号的占空比，从而实现对电机转速的精确控制。

五、系统实现根据上述设计原理、电路设计和控制算法，可以实现直流电机PWM调速控制系统的设计。

直流电机PWM 调速实验报告

直流电机PWM调速实验报告学院:专业：机械设计制造及其自动化姓名：班级：学号：指导老师：直流电机PWM调速实验一、实验目的:1、掌握脉宽调制的方法；2、用程序实现脉宽调制，并对直流电机进行调速控制二、实验设备：PC机一台，单片机最小系统，驱动板，直流电机，连接导线等三、实验原理：1、PWM(Pulse Width Modulation)简称脉宽调制。

即，通过改变输出脉冲的占空比，实现对直流电机进行调速控制。

2、实验线路图：四、实验内容：1、利用实验时提供的单片机应用系统及直流电机驱动电路板，编制控制程序，实现直流电机PWM调速控制。

2、连接实验电路，观察PWM调控速度控制，实现的加速、减速等调速控制。

五、实验步骤：1、按系统电路图连线，调试完成；2、开启单片机，按下键盘启动按钮，电机正常旋转；3、按动键盘加速、减速、正转、反转、停止按键，分别实现预定功能。

4、实验完成，收拾实验器械，整理。

六、实验程序：#include<reg51.h>#define TH0_TL0 (65536-1000)//设定中断的间隔时长unsigned char count0 = 50;//低电平的占空比unsigned char count1 = 0;//高电平的占空比bit Flag = 1;//电机正反转标志位,1正转，0反转sbitKey_add=P2 ^ 0; //电机减速sbitKey_dec=P2 ^ 1; //电机加速sbitKey_turn=P2 ^ 2; //电机换向sbit PWM1=P2^6;//PWM 通道1，反转脉冲sbit PWM2=P2^7;//PWM 通道2，正转脉冲unsigned char Time_delay;/************函数声明**************/void Delay(unsigned char x);voidMotor_speed_high(void);voidMotor_speed_low(void);voidMotor_turn(void);void Timer0_init(void);/****************延时处理**********************/void Delay(unsigned char x){Time_delay = x;while(Time_delay != 0);//等待中断，可减少PWM输出时间间隔}/*******按键处理加pwm占空比，电机加速**********/voidMotor_speed_high(void)//{if(Key_add==0)Delay(10);if(Key_add==0){count0 += 5;if(count0 >= 100){count0 = 100;}}while(!Key_add);//等待键松开}}/******按键处理减pwm占空比，电机减速*****/ voidMotor_speed_low(void){if(Key_dec==0){Delay(10);if(Key_dec==0){ count0 -= 5;if(count0 <= 0){count0 = 0; }}while(!Key_dec );}}/************电机正反向控制**************/ voidMotor_turn(void){if(Key_turn == 0){Delay(10);if(Key_turn == 0){Flag = ~Flag; }while(!Key_turn);}/***********定时器0初始化***********/void Timer0_init(void){TMOD=0x01; //定时器0工作于方式1TH0=TH0_TL0/256;TL0=TH0_TL0%256;TR0=1;ET0=1;EA=1;}/*********主函数********************/void main(void){Timer0_init();while(1){Motor_turn();Motor_speed_high();Motor_speed_low();}}/**************定时0中断处理******************/ void Timer0_int(void) interrupt 1 using 1{TR0 = 0;//设置定时器初值期间，关闭定时器TL0 = TH0_TL0 % 256;TH0 = TH0_TL0 / 256 ;//定时器装初值TR0 = 1;if(Time_delay != 0)//延时函数用{Time_delay--;}if(Flag == 1)//电机正转{ PWM1 = 0;if(++count1 < count0){PWM2 = 1;}elsePWM2 = 0;if(count1 >= 100){count1=0; }}else //电机反转{PWM2 = 0;if(++count1 < count0){ PWM1 = 1;}else PWM1 = 0;if(count1 >= 100){ count1=0;}七、实验心得：此次实验，不仅锻炼了我们的独立思考和动手能力。

PWM控制直流电动机转速报告

PWM控制直流电动机转速报告PWM（Pulse Width Modulation）是一种调制技术，通过改变脉冲信号的占空比，实现对直流电动机转速的精确控制。

本报告旨在介绍PWM控制直流电动机转速的原理、应用和优势。

1.引言直流电动机是目前应用最广泛的一种电机类型，广泛应用于工业生产、交通工具、家用电器等领域。

而PWM技术则是一种调制技术，可以将直流电源转换为可调的脉冲信号，用于精确控制直流电动机的转速。

2.PWM控制原理具体而言，PWM控制系统由脉冲宽度调制器（PWM Generator）、电流反馈控制模块和功率驱动模块组成。

PWM Generator会根据控制信号生成脉冲信号，其占空比决定了输出信号的平均电压值。

电流反馈控制模块监测电动机的电流，根据设定的转速目标和实际电流值，产生控制信号并发送给PWM Generator。

功率驱动模块则将PWM信号转换为合适的电压和电流输出给电动机，实现转速控制。

3.PWM控制应用PWM控制直流电动机转速广泛应用于各个领域。

在工业生产中，PWM控制可用于机械装置的转速调节，提高生产效率和工作精度；在交通工具中，PWM控制可用于电动汽车、无人机等的马达控制，提高车辆性能和续航能力；在家用电器中，PWM控制可用于风扇、空调等设备的风速调节，提供更舒适的使用体验。

4.PWM控制优势相比传统的电位调节或开关调节方式，PWM控制直流电动机转速具有以下几个优势：4.1精确控制：PWM控制可以通过改变占空比来精确控制直流电动机的转速，使得电机转速能够满足不同的需求。

4.2高效能利用：PWM控制可以根据需要调整脉冲信号的占空比，从而在不同负载条件下实现电机的高效能利用。

4.3体积小巧：PWM控制器通常体积小巧、集成度高，适合应用于电子设备中，不会占用过多的空间。

4.4节能降耗：PWM控制系统通过控制电机的平均电压和电流，实现能量的精确控制，从而达到节能降耗的目的。

5.结论。

PWM控制的直流电动机调速系统设计

PWM控制的直流电动机调速系统设计PWM（脉宽调制）控制的直流电动机调速系统是一种常用于工业和家用电机控制的方法。

它可以通过调整输出脉冲宽度来控制电机的转速。

本文将详细介绍PWM控制的直流电动机调速系统的设计原理和步骤。

一、设计目标本文所设计的PWM控制的直流电动机调速系统的设计目标如下：1.实现电机的精确转速控制。

2.提供多种转速档位选择。

3.实现反转功能。

4.提供过载保护功能。

二、设计原理具体的设计原理如下：1.产生PWM信号：使用微控制器或单片机的计时器/计数器模块来产生固定频率的脉冲信号，频率一般选择在20kHz左右。

通过调整计时器的计数值来改变脉冲的宽度，从而实现不同的电机转速。

2.控制电机转速：将微控制器或单片机的PWM输出信号经过电平转换电路后，接入电机的电源线，通过控制PWM信号的高电平时间来控制电机的转速。

3.实现不同的转速档位选择：通过增加多个PWM信号输出通道，可以实现多个转速档位的选择。

通过选择不同的PWM信号输出通道，可以实现不同的转速设定。

4.实现反转功能：通过改变PWM信号的极性可以实现电机的正转和反转操作。

正转时，PWM信号的高电平时间大于低电平时间；反转时，PWM信号的高电平时间小于低电平时间。

5.过载保护功能：通过添加电机负载的电流检测电路和电流限制功能，可以实现对电机过载时的自动保护。

三、设计步骤1.确定电机的额定电压和额定转速。

2.选择合适的微控制器或单片机作为控制核心，并编写PWM信号产生程序。

3.选择合适的驱动电路，将PWM信号转换成电机所需的电流和电压。

常用的驱动电路有H桥驱动电路和MOSFET驱动电路。

4.搭建电路原型，并进行电路调试和测试。

5.编写控制程序，实现转速档位选择、反转和过载保护功能。

6.进行系统整合和调试，确保系统的各项功能正常。

7.进行性能测试，并根据测试结果对系统进行调整和优化。

8.最后对系统进行稳定性测试，并记录测试结果。

四、总结本文详细介绍了PWM控制的直流电动机调速系统的设计原理和步骤。

直流电机PWM调速与控制设计报告

综合设计报告单位：自动化学院学生姓名：专业：测控技术与仪器班级：0820801学号：指导老师：成绩：设计时间：2011 年12 月重庆邮电大学自动化学院制一、题目直流电机调速与控制系统设计。

二、技术要求设计直流电机调速与控制系统，要求如下：1、学习直流电机调速与控制的基本原理；2、了解直流电机速度脉冲检测原理；3、利用51单片机和合适的电机驱动芯片设计控制器及速度检测电路；4、使用C语言编写控制程序，通过实时串口能够完成和上位机的通信；5、选择合适控制平台，绘制系统的组建结构图，给出完整的设计流程图。

6、要求电机能实现正反转控制；7、系统具有实时显示电机速度功能；8、电机的设定速度由电位器输入；9、电机的速度调节误差应在允许的误差范围内。

三、给定条件1、《直流电机驱动原理》，《单片机原理及接口技术》等参考资料；2、电阻、电容等各种分离元件、IC、直流电机、电源等；3、STC12C5A60S2单片机、LM298以及PC机；四、设计1. 确定总体方案；2. 画出系统结构图；3. 选择以电机控制芯片和单片机及速度检测电路，设计硬件电路；4. 设计串口及通信程序，完成和上位机的通信；5. 画出程序流程图并编写调试代码，完成报告；直流电机调速与控制摘要：当今社会，电动机作为最主要的机电能量转换装置，其应用范围已遍及国民经济的各个领域和人们的日常生活。

无论是在工农业生产，交通运输，国防，航空航天，医疗卫生，商务和办公设备中，还是在日常生活的家用电器和消费电子产品（如电冰箱，空调，DVD等）中，都大量使用着各种各样的电动机。

据资料显示，在所有动力资源中，百分之九十以上来自电动机。

同样，我国生产的电能中有百分之六十是用于电动机的。

电动机与人的生活息息相关，密不可分。

电气时代，电动机的调速控制一般采用模拟法、PID控制等，对电动机的简单控制应用比较多。

简单控制是指对电动机进行启动，制动，正反转控制和顺序控制。

这类控制可通过继电器，光耦、可编程控制器和开关元件来实现。

直流脉宽调速实验报告

直流脉宽调速实验报告1．任务和意义：生产实习的主要任务是设计一个直流电动机的脉宽调速（直流PWM）驱动电源。

纵观运动控制的发展历史，交、直流两大电气传动并存于各个应用领域。

由于直流电机的调速性能和转矩控制性能好，20世纪30年代起就开始使用直流调速系统。

直流调速系统由最早的旋转变流机组控制，发展为用静止的晶闸管变流装置和模拟控制器实现调速，到现在由大功率开关器件组成的PWM电路实现数字化的调速，系统的快速性、可靠性、经济性不断提高，应用领域不断扩展。

尽管目前对交流系统的研究比较“热门”，但是其控制性能在某些方面还达不到直流PWM系统的水平。

直流PWM控制技术作为一门新型的控制技术，其发展潜力还是相当大的。

而且，直流PWM技术是电力电子领域广泛采用的各种PWM技术的典型应用和重要基础，掌握直流PWM技术对于学习和运用交流变频调速中SPWM技术有很大的帮助和借鉴作用。

2．设计内容：1）主电路的设计，器件的选型。

包括含整流变压器在内的整流电路设计和H桥可逆斩波电路的设计(要求采用IPM作为DC/DC变换的主电路，型号为PS21564)。

2）PWM控制电路的设计（指以SG3525为核心的脉宽调节电路）。

3）IPM接口电路设计（包括上下桥臂元件的开通延迟，及上桥臂驱动电源的自举电路）。

4）DC15V 控制电源的设计（采用LM2575系列开关稳压集成电路，直接从主电路的直流母线电压经稳压获得）。

2 主电路设计说明1．概述可逆PWM 变换器主电路的结构型式有H 型、T 型等类， H 型变换器，它是由四个功率场效应管和四个续流二极管组成的桥式电路。

H 型变换器在控制方式上分双极式、单极式和受限单极式三种,在此使用双极式H 型PWM 变换器。

二极管整流桥把输入的交流电变为直流电。

四只功率器件构成H 桥，根据脉冲占空比的不同，在直流电机上可得到＋或－的直流电压。

2．设计说明1）由于电源部分是交流电源，所以需要对电源进行整流，整流部分采用4个二极管集成在一起的整流桥模块，在电源交流的正负半周轮流导通，以达到整流的目的。