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  • 直流电机控制和测速

    发布时间:2020-06-29 15:13:24   来源:    浏览次数:
    调速原理:PWM是一种电位差调节方法,通过改变负荷两头的电位差来实现操纵要求。在PWM驱动控制的调整系统中,会依据需求来改变电源在一个周期中“开”和“关”的时间长度,并且会以稳定的频率开启和关闭。马达的扭转速率会因为其高低电平占用时间的比率变动。因此,PWM又被称为“开关驱动装置”。本次设计利用驱动芯片SPGT62C19B的通道1来控制电机的转向,通过通道1输出的逻辑电平的高低控制正反转。

    在脉冲效应下,当马达获得电能时,速率增大;电机断电时,速率逐渐减少。只要有一定的规律,改变要控制的开关电机的平均速度。当马达自始至终有提供功率的装置供电,最大电动机旋转速率为Vmax,高低电平占时间比率为D=t1/T,则马达的平均转速为Vd=Vmax×D。从式子可以看出,当高低电平占时间比率D=t1/T发生变化,可以获取不一样的马达平均转速Vd,严格来说,平均转速Vd与高低电平的占时比率D不是标准的线性关系,在一般应用中,它们可以近似为线性关系。

    根据SPGT62C19B操纵原理,控制马达转速只要运用微控制器I/O接口向SPGT62C19B的I01和I11Pin输出不一样的高低电平就行。当SPCE061A同时占用TimerA和TimerB这两个定时器时,它就会拥有两个PWM输出功能,但这样会造成Timer资本浪费,所以设计使用App产生PWM。

    本系统中速度的采集精度非常重要,直接决定整个控制系统的精度,采用光电传感器作为测速装置,速度V的误差主要是由圆盘边缘上的凹槽数的多少决定的,电机转速测量亦使用4KHz时间基准完成。当红外对管被光源遮挡时,与之连接的I/O接口将输出低电平;当红外对管接受光照时,I/O端口将输出高电平。以4KHz作为采集样本的频率,对I/O接口的电压状况检测并计数,并可通过计算某段时间内的计数值来得出旋转速度。

    系统首先采集三相电压和电流信号,通过反电动势侦测电路得到转子位置信息,并通过计算得到电机目前转速,利用PID算法实现调速,PID数字演算方法的原理是把事先设置的速率与真实速率之间的偏差记录为e,对偏差进行P、I、D运算,最终运用运算结果控制PWM脉冲的占空比来实现对加在电机两端电压的调节,进而控制电机转速。PID调节器是一种线性调节器,将偏差的比例、积分、微分通过线性组合构成控制量,对转速进行控制。

    连接与操作说明:

    61板马达操纵构件之间的硬件连接如图4所示,61的两个高 8 位即 J9(IOA),J7(IOB)接口分别连接电机模块的J2,J1接口,低8位J6(IOB)接口连接电机模块的J3接口。

    该系统的操纵方式如下,主要通过61上的摁键来解决。整体操作流程如表1所示。通过表1中操作步骤可对系统功能进行总体测试,KEY3键控制电机的启动和停止,KEY1控制正转,KEY2控制反转;如果在电动机转动过程中按下KEY1键或者KEY2键,那么转速将相应的增加或者减小,此时数码管显示实际转速;实际测试结果表明,该系统能够完成预期设定的功能。

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