直流电机调速系统
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《电机传动与控制》课程实验
直流电机驱动及调速控制
实验内容介绍
实验的背景 实验系统硬件构成 实验系统工作原理 实验1：直流电机驱动 实验2：直流电机调速系统 实验3：拓展实验
实验背景
以直流电机为例，说明电机传动系统的驱动和控制。 稳定的速度控制。
实验系统硬件构成：计算机系统构成
计算机
思考（实验报Baidu Nhomakorabea）
如何进行电机控制信号占空比、频率、电机转速的检测？ 并分析参数对电机的影响规律。
在L298N电路中进行关键点运行数据测量，来说明驱动电 路的工作原理。
如果使用同样的驱动和控制信号，更换不同的电机，其转 速是否一致？当给电机不同负载，转速是否会保持不变？ 请分析原因？
直流电机驱动模块
上位机软件使用：数字通讯设置
上位机通过RS232和模块通信。
U
上位机软件使用：电机的参数设置
上位机软件使用：参考信号设定
实验2.1：速度闭环控制
实验2.2：位移-速度控制（运动控制）
实验3：拓展实验
该实验目的在于通过使用单片机、驱动模块，实现电 机驱动和编码器信号读取，并在此基础上进行系统闭 环控制。
数据通讯端口
单一命令8字节构成，CMD为命令，4~7命令数据。 0x19 0x88固定值，命令起始；0x11固定值，命令 终结。
实验1：直流电机驱动和编码器信号观察
陈小天提供。
Arduino，单片机提供
实验要求：修改Arduino单片机上的输出信号，来观 察电机两端的电压值、体会占空比、频率对电机工作 转速的影响规律。
实验系统硬件构成：单片机控制系统
也可以通过UART或I2C接口和单片机相连接
这里插入几页有关L298N芯片的工作原理
硬件结构
本模块的主要IC是板上的dsPIC33F和L298N驱动芯 片。
单片机负责外部指令的处理，PID、梯形图的运算和电机 的驱动。
还带有MAX3232串口电平转换电路。
在L298N电路中进行关键点运行数据测量，来说明驱动电 路的工作原理。
如果使用同样的驱动和控制信号，更换不同的电机，其转 速是否一致？当给电机不同负载，转速是否会保持不变？ 请分析原因？
系统构成原理
实验软件操作界面
数字通讯设置
运行数据观测
参考信号设定
编码器设定
数字通讯数据
控制算法设定
图像区显示控制
（控制电路+直流电机）
数字通讯接口
Faulhaber 工作电压: 12V 空载转速：8100RPM 减速后速：120RPM 输出功率：17W 扭 矩：1.72N.m 空载电流：75mA 堵转电流：1400mA
编码器特性 编码器：光电式 输出路数：ＡＢ双路输出 每圈脉冲：12脉冲每圈
L298N驱动模块
工作原理
电路设计
Arduino单片机（对单片机的要求）
使能管脚（Digital Output） PWM管脚（可调频率，可调占空比）
实验2：直流电机调速及运动系统
实验要求：利用现有的硬件平台，1、分析不同的比 例、积分、微分参数对电机速度变化的影响规律。 2、。
思考（实验报告）
如何进行电机控制信号占空比、频率、电机转速的检测？ 并分析参数对电机的影响规律。
Arduino单片机（对单片机的要求）
使能管脚（Digital Output） PWM管脚（可调频率，可调占空比） 光电编码器输入 通讯模块，进行实时速度显现 做PID控制运算
闭环调速控制原理
控制器+执行器+反馈环节
直流电机驱动及调速控制
实验内容介绍
实验的背景 实验系统硬件构成 实验系统工作原理 实验1：直流电机驱动 实验2：直流电机调速系统 实验3：拓展实验
实验背景
以直流电机为例，说明电机传动系统的驱动和控制。 稳定的速度控制。
实验系统硬件构成：计算机系统构成
计算机
思考（实验报Baidu Nhomakorabea）
如何进行电机控制信号占空比、频率、电机转速的检测？ 并分析参数对电机的影响规律。
在L298N电路中进行关键点运行数据测量，来说明驱动电 路的工作原理。
如果使用同样的驱动和控制信号，更换不同的电机，其转 速是否一致？当给电机不同负载，转速是否会保持不变？ 请分析原因？
直流电机驱动模块
上位机软件使用：数字通讯设置
上位机通过RS232和模块通信。
U
上位机软件使用：电机的参数设置
上位机软件使用：参考信号设定
实验2.1：速度闭环控制
实验2.2：位移-速度控制（运动控制）
实验3：拓展实验
该实验目的在于通过使用单片机、驱动模块，实现电 机驱动和编码器信号读取，并在此基础上进行系统闭 环控制。
数据通讯端口
单一命令8字节构成，CMD为命令，4~7命令数据。 0x19 0x88固定值，命令起始；0x11固定值，命令 终结。
实验1：直流电机驱动和编码器信号观察
陈小天提供。
Arduino，单片机提供
实验要求：修改Arduino单片机上的输出信号，来观 察电机两端的电压值、体会占空比、频率对电机工作 转速的影响规律。
实验系统硬件构成：单片机控制系统
也可以通过UART或I2C接口和单片机相连接
这里插入几页有关L298N芯片的工作原理
硬件结构
本模块的主要IC是板上的dsPIC33F和L298N驱动芯 片。
单片机负责外部指令的处理，PID、梯形图的运算和电机 的驱动。
还带有MAX3232串口电平转换电路。
在L298N电路中进行关键点运行数据测量，来说明驱动电 路的工作原理。
如果使用同样的驱动和控制信号，更换不同的电机，其转 速是否一致？当给电机不同负载，转速是否会保持不变？ 请分析原因？
系统构成原理
实验软件操作界面
数字通讯设置
运行数据观测
参考信号设定
编码器设定
数字通讯数据
控制算法设定
图像区显示控制
（控制电路+直流电机）
数字通讯接口
Faulhaber 工作电压: 12V 空载转速：8100RPM 减速后速：120RPM 输出功率：17W 扭 矩：1.72N.m 空载电流：75mA 堵转电流：1400mA
编码器特性 编码器：光电式 输出路数：ＡＢ双路输出 每圈脉冲：12脉冲每圈
L298N驱动模块
工作原理
电路设计
Arduino单片机（对单片机的要求）
使能管脚（Digital Output） PWM管脚（可调频率，可调占空比）
实验2：直流电机调速及运动系统
实验要求：利用现有的硬件平台，1、分析不同的比 例、积分、微分参数对电机速度变化的影响规律。 2、。
思考（实验报告）
如何进行电机控制信号占空比、频率、电机转速的检测？ 并分析参数对电机的影响规律。
Arduino单片机（对单片机的要求）
使能管脚（Digital Output） PWM管脚（可调频率，可调占空比） 光电编码器输入 通讯模块，进行实时速度显现 做PID控制运算
闭环调速控制原理
控制器+执行器+反馈环节