直流电机的速度控制
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。
电机控制公式
电机控制公式
电机控制公式可以根据具体的电机类型和控制方式有所不同。
以下是一些常见的电机控制公式：
1.直流电机速度控制公式：
o电动势方程：E = Kϕω，E为电动势，K为电机常数，ϕ为磁通量，ω为角速度。
o转矩方程：T = KtI，T为转矩，Kt为电机转矩常数，I 为电流。
2.三相感应电机速度控制公式：
o转矩方程：T = KsIs，T为转矩，Ks为电机转矩常数，Is为电流。
o转速公式：N = (120f) / P，N为转速，f为电网频率，P为极数。
3.步进电机控制公式：
o步进角度公式：θ = 360 / S，θ为步进角度，S为步进角度。
o脉冲频率公式：f = N / (S × T)，f为脉冲频率，N为转速，T为步进周期。
需要注意的是，电机控制公式通常是基于理想条件下的模型推导出来的，并且不考虑实际电机的非线性和动态特性。
在实际应用中，电机控制还需要考虑到控制器的影响、传感器反馈、电机参数变化等因素，因此在具体控制系统设计时，需要结合
实际情况进行调整和优化。
直流电机的调速方法是
直流电机的调速方法是
直流电机的调速方法主要有以下几种：
1. 调节电枢电流：改变电枢电流的大小可以改变电机的转矩和速度。
通过改变电枢电流的大小，可以实现电机的调速。
2. 调节电枢电压：通过改变电枢电压的大小，可以改变电机的转矩和速度。
通过调节电枢电压可以实现电机的调速。
3. 脉宽调制（PWM）：通过改变电源电压的调制方式，即改变电源电压的占空比，可以实现电机的调速。
通过改变占空比可以控制电机的平均输出电压，从而实现电机的调速。
4. 串联电阻调节：通过串联电阻来改变电机的电压，同时也改变了电机的转矩和速度。
通过改变串联电阻的大小可以实现电机的调速。
5. 磁场弱磁饱和调节：通过改变磁场的弱磁饱和程度，可以改变电机的转矩和速度。
通过调节磁场的弱磁饱和程度可以实现电机的调速。
以上是一些常见的直流电机调速方法，根据具体情况选择适合的调速方法。
直流电机调速的三种方法及公式
直流电机调速的三种方法及公式嘿，朋友们！今天咱来聊聊直流电机调速的那些事儿。
直流电机调速啊，就好比是驾驭一匹烈马，得有合适的方法和技巧才能让它乖乖听话，按照咱的心意跑起来。
先来说说第一种方法，那就是改变电枢电压啦。
就像给马调整缰绳的松紧一样，通过改变电枢电压，就能控制电机的速度。
这就好比你开车的时候，踩油门轻重不一样，车速也就不一样啦。
这其中的公式呢，就是转速和电枢电压成正比关系哦。
再讲讲第二种方法，改变电枢回路电阻。
这就像是给马走的路设置不同的阻力，电阻大了，电机转得就慢些；电阻小了，电机就跑得快啦。
不过这种方法不太常用哦，毕竟改变电阻有时候不太方便呢。
最后说说第三种，改变励磁电流。
这就好像是调整马的精神状态，励磁电流一变，电机的速度也跟着变啦。
咱举个例子啊，想象一下，直流电机就像是一个大力士，电枢电压就是他的力量源泉，决定他能使多大劲儿；电枢回路电阻就是他脚下的绊脚石，多了就跑不快；励磁电流呢，就是他的心情，心情好干劲足，速度就快。
这三种方法各有各的特点和用处呢。
有时候我们根据实际情况，选择最合适的那种来给直流电机调速。
就像我们出门，得根据天气、路程等因素选择是走路、骑车还是开车一样。
在实际应用中，可不能马虎哦。
要仔细研究电机的特性，根据需要来选择调速方法。
不然啊，就像是让马乱了套，可就不好啦。
所以啊，直流电机调速可不是一件简单的事儿，得好好琢磨琢磨。
要把这三种方法都掌握好，就像有了三把钥匙，能打开不同情况下电机调速的大门。
朋友们，你们说是不是这个理儿呀？咱可得把这直流电机调速给玩转咯，让它为我们的各种设备好好服务呀！这就是直流电机调速的三种方法及公式啦，大家都记住了吗？。
直流电机调速公式
直流电机调速公式
直流电机调速公式是用来描述直流电机转速与电压和负载之间的关系的数学公式。
直流电机调速是指通过调节电压或改变负载来控制电机的转速。
直流电机调速公式可以用以下方式表示：
N = k * V / Φ
其中，N表示电机的转速，k是一个常数，V表示电压，Φ表示磁通量。
这个公式可以解释为：电机的转速与电压成正比，与磁通量成反比。
当电压增加时，电机转速也会增加；当磁通量增加时，电机转速会减小。
直流电机调速公式的推导基于电机的基本原理和电磁感应定律。
直流电机是通过电流在电枢线圈中产生的磁场和永磁体之间的相互作用来产生转矩的。
当电压和负载发生变化时，电机内部的磁场也会发生变化，从而影响电机的转速。
调速公式的推导过程比较复杂，需要考虑电机的内部结构、磁场分布、电流分布等因素。
在实际应用中，可以通过调节电压或改变负载来实现对电机转速的控制。
例如，通过增加电压可以提高电机的转速，而通过改变负载可以降低电机的转速。
直流电机调速公式在工业生产和科学研究中具有重要意义。
它可以
帮助工程师和研究人员设计和优化电机控制系统，实现精确的转速调节。
同时，它也为电机的故障诊断和维修提供了理论基础。
直流电机调速公式是描述电机转速与电压和负载之间关系的重要工具。
掌握和理解这个公式可以帮助人们更好地理解和应用直流电机调速技术。
通过合理地调节电压和负载，可以实现对电机转速的精确控制，满足不同应用场景的需求。
第三章直流电动机速度控制系统
机械特性与静差率
n n01
额定转速降
ΔnN
R nN I N Ce
U d1
n02
是一个恒值。 调速系统在不 同电压下的机 械特性是互相 平行的，两者 的硬度相同。
1-25
ΔnN
Ud2
0
TeN
Te
图3-4 不同转速下的机械特性
机械特性与静差率
• 调速系统在不同电压下的理想空载转速 不一样。 • 理想空载转速越低时，静差率越大。 • 同样硬度的机械特性，随着其理想空载 转速的降低，其静差率会随之增大， • 调速系统的静差率指标应以最低速时能 达到的数值为准。
1-12
n n0
Ra Ra+R1 Ra+R2 Ra+R3
0
Id
图3－1 直流电动机调阻调速时的机械特性
1-13
减弱磁通调速法
U R n T n n 0 2 e K K K （3-3） e e m
• 理想空载转速 n 0 将随 增大。 的减少而
1-14
减弱磁通调速法
1-4
第一节
直流电动机控制基础
• 直流伺服电机的分类 直流电机按其励磁方式分为永磁式、励磁式(他 励、并励、串励、复励)、混合式(励磁和永磁 合成)三种；按电枢结构分为有槽、无槽、印刷 绕组、空心杯形等；按输出量分为位置、速度、 转矩(或力)三种控制系统；按运动模式分为增 量式和连续式；按性能特点及用途不同又有不 同品种。
（3-5）
1-23
2. 静差率
• 当系统在某一转速下运行时，负载由理 想空载增加到额定值时电动机转速的变 化率，称为静差率s。
• 用百分数表示 s
nN s n0
电机速度开环控制和闭环控制
实验三十三 电机速度开环控制和闭环控制（自动控制理论—检测技术综合实验）一、 实验原理1．直流电机速度的控制直流电机的速度控制可以采用电枢回路电压控制、励磁回路电流控制和电枢回路串电阻控制三种基本方法。
三种控制方式中，电枢电压控制方法应用最广，它用于额定转速以下的调速，而且效率较高。
本实验采用电枢控制方式，如图33-1所示。
本实验装置为一套小功率直流电机机组装置。
连接于被控制电机的输出轴的是一台发电机，发电机输出端接电阻负载，调节电阻负载即可调节被控制电机的输出负载。
发电机输出电压兼作被控电机速度反馈电压。
2． 开环控制和闭环控制由自动控制理论分析可知，负载的存在相当于在控制系统中加入了扰动。
扰动会导致输出（电机速度）偏离希望值。
闭环控制能有效地抑制扰动，稳定控制系统的输出。
闭环控制原理方框图如图33-2。
当积分环节串联在扰动作用的反馈通道（即扰动作用点之前）时，即成为针对阶跃扰动时的I 型系统，能消除阶跃信号扰动。
采用积分环节虽然能一定程度上消除系统的稳态误差，但是却对系统的动态性能（超调量、响应时间）和稳定性产生不利影响。
因此需要配合进行控制器的设计和校正（采用根轨迹设计方法或频域设计方法）。
E图33-1直流电机速度的电枢控制方式图33-2 直流电机速度的闭环控制原理方框图此外，在扰动可以测量的情况下，采用顺馈控制也能有效地对扰动引起的跟踪误差进行补偿，减轻反馈系统的负担，见图33-3。
图33-3 反馈＋顺馈控制方式消除扰动引起的误差式中： 为控制器传递函数，也是扰动输入时的反馈通道传递函数；)(11s G G =)(22s G G = 为被控对象（本实验中即被控直流电机）的传递函数；)(s G G c c = 为顺馈控制通道传递函数；R 为指令输入，即希望的电机速度；C 为输出被控量，即被控电机的输出速度；E 为系统的稳态误差；D 为系统的扰动输入，即电机的负载。
由扰动到输出的传递函数可知，扰动引起的稳态误差为D G G G G GE c R 212101)1(++−== （33-1） 当选择顺馈回路传递函数为 11G G c −= （33-2） 时，有00==R E ，即扰动对输出没有影响。
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。
直流电机闭环调速的原理
直流电机闭环调速的原理
直流电机闭环调速的原理:
1. 采用速度反馈来调节电机速度。
2. 设置一个给定速度值,和电机实际速度信号比较,得到速度偏差。
3. 速度偏差经过PID 控制器运算,输出调节相电压的控制量。
4. 相电压的大小决定电机端电动势和电流,进而调节电机速度。
5. 当速度偏差为零时,表示电机达到给定速度,完成闭环控制。
6. 采用磁powder制动或增益调节来改变速度稳定性。
7. 闭环控制使电机调速更准确,不受负载影响。
8. 典型的闭环控制方式有增量式PID 控制和位置式PID 控制。
9. 还可以采用模糊控制、神经网络控制等方式进行闭环调速。
10. 优化控制参数,设计控制器,可以实现高精度的闭环转速控制。
综上,闭环调速利用反馈实现给定速度的准确跟踪,是直流电机调速的有效方法。
他励直流电动机的调速【精品-PDF】
他励直流电动机的调速【精品-PDF】直流电动机是一种重要的电动机类型，广泛应用于各种机械和工业设备中。
直流电动机有广泛的应用范围，从家用电器到工业机械，都有其使用的市场。
直流电动机的特点是其调速性能非常优越，可以实现比其他电动机更好的速度控制。
因此，在各种应用中，调速技术是直流电动机使用中关键的一个因素。
本文将重点介绍直流电动机的调速技术，包括直流电动机的调速控制器、调速方法以及相关技术应用等方面的内容，以帮助读者了解直流电动机和其调速技术。
一、直流电动机及其调速直流电动机是一种可以将电能转换为机械能、实现运动的电动机，其构造简单，使用方便，广泛应用于各种机械和工业设备中。
直流电动机的转速高、速度调节范围大，并且可以实现快速反应，因此被用于需要精确控制转速的系统中。
直流电动机有以下几个特点：（1）调速性能好：直流电动机的转速可以通过改变电枢电流大小或改变励磁电流大小调节，因此其调速性能非常优越，可以实现比其他电动机更好的速度控制。
（2）启动性能好：直流电机启动时，电枢和励磁电流都比较小，在其转速上升之前可以承受一段时间较大的负载，具有启动性能好的特点。
（3）负载能力强：直流电机的负载能力强，可承受瞬时负载、过载和其他恶劣的工况条件。
（4）电机效率高：直流电机效率高，因为在高负载时，电机磁通强、因而转子铜损耗小，从而水平轴的效率高。
直流电动机可以通过两种方式进行调速：改变电枢电流大小、改变励磁电流大小。
（1）改变电枢电流大小当直流电机的励磁电流保持不变时，电枢电流决定了电机的转矩大小，从而对电机的速度和负载产生影响。
当电枢电流增加时，可以增加电机的转矩和速度，当电枢电流减小时，可以降低电机的转矩和速度。
3.直流电动机的调速控制器为了控制直流电动机的转速，需要使用一个调速控制器。
调速控制器是电子电路装置，以实现直流电动机的调速控制为目的，能够根据需求变化，控制直流电机的运行状态和输出功率。
例如，当直流电机需要解决急剧变化的工作负荷时，调速控制器可以根据工作要求，自动调节电机运行状态，以输出恰当的功率。
基于单片机pid算法的直流电机速度控制方法
基于单片机pid算法的直流电机速度控制方法基于单片机PID算法的直流电机速度控制方法是一种常用的技术，其基本原理是通过调节PWM（脉宽调制）信号的占空比来控制电机的输入电压，从而实现电机的速度控制。
以下是基于单片机PID算法的直流电机速度控制方法的基本步骤：1.设定目标速度：首先，需要设定电机的目标速度。
这可以通过按键或其他输入设备来实现。
2.采集实际速度：为了实现精确的控制，需要实时获取电机的实际速度。
这可以通过在电机转轴上安装光电编码器或霍尔传感器来实现，这些传感器可以实时检测电机的转速并将其转换为电信号。
3.计算偏差：单片机通过比较目标速度和实际速度，计算出速度偏差。
如果实际速度小于目标速度，偏差为负；反之，偏差为正。
4.应用PID算法：单片机使用PID算法来处理速度偏差。
PID控制器通过比例、积分和微分三个环节来计算控制量，以尽可能消除偏差。
具体的PID参数（如Kp、Ki、Kd）可以根据实际情况进行调整，以获得最佳的控制效果。
5.生成PWM信号：基于PID控制器的输出，单片机生成PWM信号来调节电机的输入电压。
占空比决定了电机输入电压的大小，进而影响电机的转速。
6.实时调整：在整个控制过程中，单片机不断采集电机的实际速度，计算偏差，并调整PWM信号的占空比，以使电机尽可能接近目标速度。
7.显示和保存数据：为了方便调试和观察，可以通过单片机的显示屏实时显示电机的实际速度和偏差。
此外，也可以将重要的数据保存在单片机的内部或外部存储器中。
8.安全保护：为了防止电机过载或意外事故，单片机应具备安全保护功能。
例如，当电机实际速度超过设定速度一定时间时，单片机应自动切断电源或发出报警信号。
基于单片机PID算法的直流电机速度控制方法具有精度高、稳定性好、适应性强等优点，广泛应用于各种需要精确控制电机速度的场合。
直流电动机的三种调速方法
直流电动机的三种调速方法嘿，你知道直流电动机不？那家伙可有三种超厉害的调速方法呢！咱先说说调压调速吧。
这就好比开车时控制油门大小，通过改变电压来调节电机转速。
步骤嘛，就是用调压器啥的来改变加到电机上的电压。
那可不得注意别把电压调得太高或太低，不然电机可能就耍脾气不干啦！安全性方面呢，得确保调压器稳定可靠，别整出啥电火花吓人一跳。
稳定性也很重要呀，要是电压波动大，电机转速也跟着乱晃悠可不行。
这种方法在需要精确控制转速的场合很管用，比如一些精密加工设备。
就像雕刻大师手里的刻刀，得稳稳地控制速度才能雕出精美的作品呢！再说说调磁调速。
这就像驯马师控制马的缰绳，通过改变磁场强度来调速。
步骤就是调整励磁电流。
但可得小心别把磁场调得太弱，不然电机没力气干活啦！安全性上要注意防止磁场突然变化对周围设备的影响。
稳定性方面呢，励磁电流得稳定，不然电机转速也会忽上忽下。
这种方法在需要大范围调速的场合有优势，比如起重机啥的。
想象一下，起重机吊起重重的货物，得根据不同情况灵活调整速度，调磁调速就派上用场啦！还有串电阻调速。
这就像给跑步的人加上不同重量的沙袋，通过在电路中串入电阻来改变电机转速。
步骤就是选择合适的电阻接入电路。
可别乱串电阻，不然电机可能累趴下。
安全性要注意电阻别过热起火。
稳定性嘛，电阻得选得合适，不然转速不稳定。
这种方法在一些简单的调速场合挺好用，比如小风扇啥的。
就像夏天的小风扇，根据自己的需要调整风速，串电阻调速就能搞定。
总之，直流电动机这三种调速方法各有千秋。
根据不同的需求选择合适的方法，就能让直流电动机乖乖听话，为我们服务。
咱可得好好利用这些方法，让生活变得更美好呢！我的观点结论就是：直流电动机的三种调速方法都有其独特之处和适用场景，只要用得好，就能发挥大作用。
直流电机调速公式
直流电机调速公式
直流电机调速是指通过调节电机的输入电压或电流来控制电机的转速。
在工业领域，直流电机广泛应用于各种设备和机械中，如电动机车、电梯、风机等。
掌握直流电机调速公式是电气工程师的基本技能之一。
直流电机调速公式基于电机的电磁转矩与负载转矩之间的平衡关系。
电机的电磁转矩与电机的磁场强度和电流有关。
磁场强度与电机的磁铁强度和电流成正比，电流与电机的输入电压或电流成正比。
因此，我们可以得到如下的直流电机调速公式：
转速 = (输入电压 × 磁场强度) / 负载转矩
在实际应用中，为了更精确地控制电机的转速，我们通常会根据具体的系统需求进行一定的修正和调整。
比如，可以通过增加反馈回路来实现闭环控制，将实际转速与期望转速进行比较，进而调整输入电压或电流，使得实际转速逐渐趋近于期望转速。
还可以根据具体的负载特性和系统要求，选择合适的电机调速方法。
常用的直流电机调速方法包括电阻调速、电压调速、电流调速和PWM调速等。
这些调速方法都有各自的特点和适用范围，工程师需要根据具体情况进行选择和应用。
总结一下，直流电机调速公式是通过调节电机的输入电压或电流来控制电机的转速。
通过合理选择调速方法和调节参数，可以实现对
直流电机的精确控制。
这对于提高设备运行效率、降低能耗以及保护设备和负载都具有重要意义。
电气工程师应该熟练掌握直流电机调速公式，并在实际工程中灵活应用，以提高设备的性能和可靠性。
直流电机的控制方法
直流电机的控制方法直流电机作为一种常见的电机类型，广泛应用于工业和家用电器中，其控制方法多种多样。
下面我将详细介绍主要的直流电机控制方法，包括直流电机的速度控制和转矩控制。
一、直流电机的速度控制方法：1. 电压控制法：直流电机的速度与电枢电压成正比，因此可以通过改变电枢电压来实现电机的速度控制。
常见的实现电压控制法的方法有以下几种：- 稳压变频：利用能量转换设备将电网的交流电转换为直流电，并通过逆变器将直流电转换为交流电，再将其输出到直流电机上。
通过改变逆变器的输出频率和电压大小来控制直流电机的转速。
- 变阻控制：通过改变电枢电路中的电阻来改变电枢电压，从而实现直流电机的速度控制。
这种方法简单易行，但效率较低，能耗较大。
- 自励电压反馈控制：利用自励电压的反馈信号将直流电机的转速控制在设定值范围内，采用PID控制或者模糊控制的方法进行调节。
2. 电流控制法：直流电机的速度与电枢电流成反比，因此可以通过改变电枢电流来实现电机的速度控制。
常见的实现电流控制法的方法有以下几种：- 稳流变频：通过改变逆变器输出电压的频率和幅值，从而控制直流电机的电流大小，从而达到控制速度的目的。
- 直流电机与电阻串联：通过在直流电机的电枢电路中串联一个可变电阻，调节电压大小以改变电枢电流，进而控制电机的速度。
- 直流电机与电压反馈：通过检测电机的电压，利用电压反馈控制方法调节输出的电流，从而实现速度控制。
二、直流电机的转矩控制方法：1. 电枢电压控制法：直流电机的转矩与电枢电压成正比，因此可以通过改变电枢电压来实现电机的转矩控制。
常见的实现电枢电压控制法的方法有以下几种：- 稳压变频：通过改变逆变器的输出频率和电压大小，从而控制直流电机的转矩。
- 电压比例控制：利用直流电机的转矩与电枢电压成正比的特性，在控制系统中设定一个电压转矩比例，根据系统的需求调节电枢电压。
2. 电流控制法：直流电机的转矩与电枢电流成正比，因此可以通过改变电枢电流来实现电机的转矩控制。
直流电机的速度控制
EDA课程设计报告直流电机的PWM调速一、概述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。
电动机调速系统采用微机实现数字化控制，是电气传动发展的主要方向之一。
采用微机控制后，整个调速系统实现全数字化，结构简单，可靠性高，操作维护方便，电动机稳态运转时转速精度可达到较高水平，静动态各项指标均能较好地满足工业生产中高性能电气传动的要求。
由于CPLD/FPGA性能优越，具有较佳的性能价格比，所以在工业过程及设备控制中得到日益广泛的应用。
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；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。
二、PWM调速的原理图（1）图（1）是全桥型的电机驱动电路，利用的是三极管的电流放大来驱动电机。
从图上我们可以看到当Q4和Q3导通时，电机正转；当Q1和Q2导通时，电机反转。
设电机速度从静止开始加速，如图（2）所示，首先Q3，Q4必须维持导通一段时间，此时电机所承受的电压约为供电电压U，称之为强加速。
待速度接近目标速度时，加速可以减缓，此时Q3，Q4和Q1，Q2轮流导通，只是Q3，Q4在一个周期内所导通的时间ton比Q1，Q2导通的时间t off 长一些，在此称为弱加速。
任何时刻，电机所承受的平均电压UO，表示为 UO= U×(ton -toff)( ton+toff)。
如果速度已经达到目标，便可以调整toff和ton的时间比例使之相等，此时平均电压为0，是定速控制。
由此可知，平均电压若为正值时，是加速控制；负值时是减速控制；为零时即达到匀速。
图（2）三、程序的设计在整个程序设计中，我们可以把他分成几个部分1、PWM波形的产生LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY PWM ISPORT ( CLK : IN STD_LOGIC;U_D ,D_D: IN STD_LOGIC;CQ : OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0));END PWM;ARCHITECTURE ONE OF PWM ISSIGNAL CQI : STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);BEGINPROCESS(CLK)BEGINIF CLK'EVENT AND CLK = '1' THENIF U_D = '1'AND D_D = '0' THENIF CQI = 255 THEN CQI <= "11111111";ELSE CQI <= CQI + 1;END IF;ELSIF U_D = '0'AND D_D = '1' THENIF CQI=0 THEN CQI <= "00000000";ELSE CQI<= CQI-1;END IF;ELSE CQI <= CQI;END IF;END IF;END PROCESS;CQ <= CQI;END PROCESS ;END ONE;上述程序中，一个PWM周期由256个时钟周期clk组成。
直流电机如何调速以及直流电机调速方法
直流电机调速，往往说的是他励有刷直流电机调速，根据直流电机的转速方程，转速n=(电枢电压U-电压电流Ia*内阻Ra)÷（常数Ce*气隙磁通Φ），因为电枢的内阻Ra非常小，所以电压电流Ia*内阻Ra≈0，这样转速n=(电枢电压U)÷（常数Ce*气隙磁通Φ），只要在气隙磁通Φ恒定下调整电枢电压U，就可以调整直流电机的转速n；或者在电枢电压U恒定下调整气隙磁通Φ，同样可以调整电机的转速n，前者叫恒转矩调速，后者称之为恒功率调速。
1直流电机恒转矩调速方式恒转矩模式下，要先保持气隙磁通Φ恒定，直流电机的定子和转子磁场是正交状态的，互相没有影响。
要保持Φ恒定，只要保证励磁线圈的电流稳定在一个值就可以了。
理论上给一个恒流源来控制励磁线圈的电流是比较完美的，但是因为电流源不好找，而一般给励磁线圈施加一个稳定的电压值，也可以近似让励磁电流稳定，进而让气隙磁通Φ恒定。
如果是永磁直流电机，用永磁铁来替代了励磁线圈，磁通是永久恒定的，所以不用操这个心了。
简单的调整电压，并不能满足负载波动比较厉害的场合，所以引进了串级调速系统，通过检测电机的电流和转速，分别弄出电流环内环和速度环外环了，使用PID算法，有效的满足了负载波动状况下的调速，让直流电机的调速工作特性非常“硬”，也就是最大转矩不会受到转速的波动而变化，实现了真正的恒扭矩输出。
这种调速方式，一直是交流调速系统的模仿对方，比如变频器矢量控制，就是模仿这种方式而实现的。
如果只用电流环内环，还可以直接控制电机输出一定的扭矩，满足不同的拉伸和卷曲等控制要求。
电枢电压控制，在晶闸管和IGBT这些没有被发明前，控制起来也不是容易的事情了，毕竟功率比较大，早期是通过一台发电机直流发电来控制的，通过调整发电机的磁通就可以控制发电机的输出电压，进而调整了电枢电压大小的。
在晶闸管可控硅被发明出来以后，通过给可控硅施加交流输入电压，利用移相触发技术控制可控硅的导通角，就可以把交流电整流成一定脉动的直流电，因为直流电机是大感性负载，脉动直流电会被大电感缓冲稳定下来。
直流电机调速控制电路图
直流电机调速控制电路图
由555电路、驱动电路和功放电路作为中间级、电机和续流二极管VD3等构成了直流电机调速控制电路。
本电路主要应用于电机控
电机调速控制电路
个电路也可组成可调的脉冲振荡器。
电机通过输出脉冲驱动，来控制脉冲占空比、电机驱动电流和转速；脉冲占空比越小，驱动电流电位器RP的数值来调整控制电机的速度。
若电极驱动电流小于等于200mA时，可用555直接驱动；通过增加驱动和功放控制使电流
是续流二极管，在功放管截止期间为驱动电流提供通路，可保证电机具有连续驱动电流，防止功放管的损坏。
电容C1和电阻RI组成。
电路的脉冲频率选在4～5kHz之间。
频率太低会导致电机抖动，频率太高会因占空比范围小而导致电机调速范围减少。
直流电机的调速方法有哪些
直流电机的调速方法有哪些直流电机的调速方法有许多种，以下是一些常见的调速方法：1. 电压调速方法：通过改变电源电压的大小来调整电机的转速。
这种方法简单可行，但对电机的负载能力影响较大，不适用于需要大范围调速的场合。
2. 变极调速方法：利用电枢绕组和磁场绕组之间的电磁耦合原理，通过调节电枢绕组的绕组连接方式，改变电机的磁通量，从而实现调速。
这种调速方法的优点是结构简单，速度调节范围较大，但调速性能较差。
3. 变频调速方法：利用频率变换器将交流电源转换为不同频率的交流电源供给直流电机，通过改变频率来控制电机的转速。
这种调速方法具有调速范围广、调速性能好等优点，但设备价格较高。
4. 串电阻调速方法：通过在电枢电路中串联电阻，降低电枢电压，从而调速。
这种调速方法简单易行，适用于轻载和小功率的直流电机调速。
5. 并电阻调速方法：通过在电枢电路中并联电阻，降低电枢回路的电阻，从而调节电枢电流和转速。
这种调速方法比串电阻调速方法具有调速范围广、对电机性能影响较小等优点。
6. 脉宽调制（PWM）调速方法：利用脉冲宽度调制技术，调节电机的平均电压值，控制电机的转速。
这种调速方法具有调速范围广、调速稳定等优点，被广泛应用于直流电机调速控制系统中。
7. 电流反馈调速方法：通过测量电机的电流信号，对电机控制系统进行反馈控制，使得输出速度与设定速度保持一致。
这种调速方法具有调速精度高、控制稳定等优点，适用于对速度要求较高的场合。
8. 矢量控制调速方法：利用矢量控制技术，对电机的磁场和电压进行分别控制，使电机既能调速，又能提供较大的转矩。
这种调速方法具有快速响应、控制精度高等优点，被广泛应用于高性能调速系统中。
总之，直流电机的调速方法有电压调速、变极调速、变频调速、串电阻调速、并电阻调速、脉宽调制调速、电流反馈调速和矢量控制调速等多种。
不同的调速方法适用于不同的场合，根据实际需要选择合适的调速方案。
直流电机调速控制和测速系统设计
直流电机调速控制和测速系统设计摘要：直流型的电机得性能在电机结构中有着较好的优势，由于时代的持续进步，与直流电机相关的使用频率也变得更高。
然而，以往的直流电机工作性质与所面临得运转问题息息相关，怎样对转速进行合理管控就变成了直流电机发展和应用期间存在的困难。
而直流电机控制系统的产生，可以较好的处理该方面的情况，不仅能够增强直流电机的平稳程度和精准程度，还可以合理管控直流电机的运行速度，从而达到我国对相关设备的应用标准。
基于此，本文重点分析了直流电机调速控制的方式，进一步对测速系统进行设计，以供相关人员参考。
关键词：直流电机；调速控制；测速系统目前，直流发电机的应用非常广泛，在自动化装备领域中，其内蓄电池内部都配置有相应的直流发电机，保证在断电的情况下起到一定的发电机组的润滑作用。
而直流电动机在启动时，其所用的电流量会增大很多，造成一定的冲击力，这种冲击力会造成一定的影响，比如充电器出现损坏、短路等，这些故障的产生都会使得发电设备无法正常运转。
因此，为了解决我国在有关这方面的控制技术上存在的问题，需要对调速与测速系统进行控制与设计，以此来确保整个电机设备的稳定性与安全性。
1电机调速原理及其实现电机调速原理主要是指对电机两端所存在的电压进行数据上的更改，以此来完成对电机转速的调节工作，对于电机而言，当自身的电压方向出现改变，那么电机的旋转变化发生改变。
而PWM在调速原理方面则是以脉冲信号为主，利用脉冲信号的输出特性来进行传输，并改变原本存在于电机内部空间的脉冲信号，通过间接或速度按钮来完成有关电机电压的更改工作，从而来确保电机的转速能够因此发生改变。
在这一过程中，电机内部的脉冲占比越大，转速也就越慢。
整个电路主要是以H桥为主，为了确保整个驱动电机能够得到有效控制，将三极管进行单片机的引脚安装，将基极部分分别安装，从而来确保当电机处于运行状态时，能够利用垫片机来对其自身的转速内容进行控制。
当脉冲信号输送工作时，另一端会通过开展低电平的模式来进行应用，这时的直流电机会呈现为正转状态，反之亦然。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
EDA课程设计报告直流电机的PWM调速一、概述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。
电动机调速系统采用微机实现数字化控制，是电气传动发展的主要方向之一。
采用微机控制后，整个调速系统实现全数字化，结构简单，可靠性高，操作维护方便，电动机稳态运转时转速精度可达到较高水平，静动态各项指标均能较好地满足工业生产中高性能电气传动的要求。
由于CPLD/FPGA性能优越，具有较佳的性能价格比，所以在工业过程及设备控制中得到日益广泛的应用。
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；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。
二、PWM调速的原理图（1）图（1）是全桥型的电机驱动电路，利用的是三极管的电流放大来驱动电机。
从图上我们可以看到当Q4和Q3导通时，电机正转；当Q1和Q2导通时，电机反转。
设电机速度从静止开始加速，如图（2）所示，首先Q3，Q4必须维持导通一段时间，此时电机所承受的电压约为供电电压U，称之为强加速。
待速度接近目标速度时，加速可以减缓，此时Q3，Q4和Q1，Q2轮流导通，只是Q3，Q4在一个周期内所导通的时间t on比Q1，Q2导通的时间t off长一些，在此称为弱加速。
任何时刻，电机所承受的平均电压U O，表示为U O = U×(t on-t off)( t on +t off)。
如果速度已经达到目标，便可以调整t off 和t on的时间比例使之相等，此时平均电压为0，是定速控制。
由此可知，平均电压若为正值时，是加速控制；负值时是减速控制；为零时即达到匀速。
图（2）三、程序的设计在整个程序设计中，我们可以把他分成几个部分1、PWM波形的产生LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY PWM ISPORT ( CLK : IN STD_LOGIC;U_D ,D_D: IN STD_LOGIC;CQ : OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0));END PWM;ARCHITECTURE ONE OF PWM ISSIGNAL CQI : STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);BEGINPROCESS(CLK)BEGINIF CLK'EVENT AND CLK = '1' THENIF U_D = '1'AND D_D = '0' THENIF CQI = 255 THEN CQI <= "11111111";ELSE CQI <= CQI + 1;END IF;ELSIF U_D = '0'AND D_D = '1' THENIF CQI=0 THEN CQI <= "00000000";ELSE CQI<= CQI-1;END IF;ELSE CQI <= CQI;END IF;END IF;END PROCESS;CQ <= CQI;END PROCESS ;END ONE;上述程序中，一个PWM周期由256个时钟周期clk组成。
通过U_D和D_D来改变一个周期中PWM周期中高低电平的比值，即PWM输出信号的占空比。
驱动直流电机转动的是PWM电流的平均值，PWM输出信号的占空比变化，也就改变了直流电机的转速。
U_D表示增加占空比；D_D表示减少占空比。
下面四幅仿真图表示的是四种状态：当U_D=1，D_D=0时CQ增加；当U_D=0，D_D=1时CQ减少；当U_D=1，D_D=1时CQ不变；当U_D=0，D_D=0时CQ不变；程序的仿真图为：图（3）图（4）图（5）图（6）2、7段译码器程序LIBRARY IEEE ;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL ;ENTITY DECL7S ISPORT ( A : IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);LED7S : OUT STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0) ) ;END ;ARCHITECTURE one OF DECL7S ISBEGINPROCESS( A )BEGINCASE A ISWHEN "0000" => LED7S <= "0111111" ;WHEN "0001" => LED7S <= "0000110" ;WHEN "0010" => LED7S <= "1011011" ;WHEN "0011" => LED7S <= "1001111" ;WHEN "0100" => LED7S <= "1100110" ;WHEN "0101" => LED7S <= "1101101" ;WHEN "0110" => LED7S <= "1111101" ;WHEN "0111" => LED7S <= "0000111" ;WHEN "1000" => LED7S <= "1111111" ;WHEN "1001" => LED7S <= "1101111" ;WHEN "1010" => LED7S <= "1110111" ;WHEN "1011" => LED7S <= "1111100" ;WHEN "1100" => LED7S <= "0111001" ;WHEN "1101" => LED7S <= "1011110" ;WHEN "1110" => LED7S <= "1111001" ;WHEN "1111" => LED7S <= "1110001" ;WHEN OTHERS => NULL ;END CASE ;END PROCESS ;END ;这个程序是7段数码管的显示程序，改程序中没有考虑数码管的小数点（h 段）。
如果需要添加段h，则程序中LED7S : OUT STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO0)的（6 DOWNTO 0)改为（7 DOWNTO 0)。
四、体会这次的课程设计是当做期末考试来算的，所以从一开始选题的时候就开始比较重视，是做交通灯，流水灯还是汽车尾灯这些比较经典的设计呢？还是作别的？我自己一开始也很矛盾。
后来考虑到自己最近在做电机的驱动方面的东西，所以想想可不可以用VHDL来实现。
所以就选择了这个题目。
选择了这个题目后，一开始信心还是满足的。
因为对于一些硬件的电路我还是比较熟悉的。
可是后来发现问题还是蛮多的，有些问题到现在还不知道怎么解决，所以这次的课程设计也许就不是很完美了。
在我一开始的预想中，打算使用PWM来驱动电机，然后用光电编码电路来测出实时的速度，通过反馈来调节PWM 控制电机。
对于这个思路，我是比较有信心的，因为在单片机上我实践过很多次了。
但是在实际的操作过程中，由于本身对于VHDL语言的不熟悉，有些在C 语言中的编程方法不知道怎么运用到VHDL语言中去。
还有一个比较大的问题是，我不知道如何在MAXPLUS中检测电机的实时速度，考虑到可以通过给定值，但是这个速度又是通过电机来实时改变的，所以在这个问题上也有些迷茫。
如果说通过给定一个实时速度，通过PWM的改变来使得电机的转速改变达到目标值，我个人认为也就失去了连续性，也就失去了闭环的作用，而且该场景完全可以通过手动的控制PWM的值来模拟。
鉴于上面的一些问题，也考虑到时间的问题，所以我没有把速度闭环，通过手动的调节占空比来调节电机的速度。
对于这个方案，自己也觉得比较简单，但是我也认为本次的课程设计没有结束，对于我一开始的思路，我也一直在想办法努力去实现。
对于通过手动调节占空比的程序，原型来自于书本上的一个示例程序，但是基本上把主程序给改了，对于原程序中的功能实现有了很大的改变。
首先是在分级上，我选了256级得，其次是在原程序中通过U_D的两个状态来实现占空比的增大和减少，这种方法在实际操作中会使得电机的占空比一直在改变。
所以我改进了程序，加入了一个D_D的按钮，通过与U_D组合形成四个状态，完全能够满足电机运行的几种状态。
对于译码程序，如果硬件电路中含有译码器的话就完全没有必要了，直接映射过去就可以了，如果没有的话，加入译码程序就可以在数码管上显示。
最后能做完这次设计，我觉得还是比较的不错，虽然有些预想的功能没有实现，但是没办法，我确实是努力了！当然也许这过程只有自己清楚，但是只要对得住自己的心就好了，我觉得最重要的并不是这最后的结果，只有这其中的过程才是最后重要的，我学会怎么样去探索，去求知，去解决实际问题，这都比最后的结果重要！。