PWM控制直流电机实验报告

Fourshortwordssumupwhathasliftedmostsuccessfulindividualsabovethecrowd:alittlebitmore.------------------------------------------author------------------------------------------datePWM控制直流电机实验报告PWM控制直流电机实验PWM控制直流电机实验----------------------------------------------------------------------------------------------------PWM控制直流电机实验--------------------------------------------------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PulseWidthModulation的缩写，简称脉宽调制。它是利用微控制器输出的数字信号来控制模拟电路的ON或OFF，广泛应用于测量，通信，功率控制与变换等许多领域。PWM信号只有两种状态，高电平和低电平，对于一个给定的周期来说，高电平所占的时间和总的一个周期时间之比叫做占空比，电机的速度与施加的平均电压成正比，输出转矩则与电流成正比。直流电机高效运行的最常见方法是施加一个 PWM（脉宽调制）方波，其通-断比率对应于所需速度。即直流电机的转速正比于在一个周期内PWM的电压有效值。电机起到一个低通滤波器作用，将 PWM 信号转换为有效直流电平。PWM 驱动信号很常用，因为使用微处理器的控制器很容易产生 PWM 信号。虽然用精确的脉冲宽度可以调节电机的速度，实际应用中的 PWM 频率却是可变的。驱动器由功率电子器件和集成电路等构成，其功能是：接受电动机的启动、停止、制动信号，以控制电动机的启动、停止和制动；接受位置传感器信号和正反转信号，用来控制逆变桥各功率管的通断，产生连续转矩；接受速度指令和速度反馈信号，用来控制和调整转速；提供保护和显示等等。系统的软件本系统编程部分工作采用KELI-C51语言完成，采用模块化的设计方法，与各子程序做为实现各部分功能和过程的入口，完成键盘输入、按键识别和功能、PWM脉宽控制和数码管显示等部分的设计。单片机资源分配如下表：P0显示模块接口键盘中断P1键盘模块接口P1.0/P1.1PWM电机驱动接口系统时钟①PWM脉宽控制：本设计中采用软件延时方式对脉冲宽度进行控制，延时程序函数如下：/*****************延时函数*************************/delays(){uchari;for(i=5000;i>0;i--);}②键盘中断处理子程序：采用中断方式，按下键，完成延时去抖动、键码识别、按键功能执行。要实现按住加/减速键不放时恒加或恒减速直到放开停止，就需在判断是否松开该按键时，每进行一次增加/减少一定的占空比。③显示子程序：利用数组方式定义显示缓存区，缓存区有8位，分别存放各个数码管要显示的值。④定时中断处理程序：采用定时方式1，因为单片机使用12M晶振，可产生最高约为65.5ms的延时。对定时器置初值B1E0H可定时20ms，即系统时钟精度可达0.02s。当20ms定时时间到，定时器溢出则响应该定时中断处理程序，完成对定时器的再次赋值，并对全局变量time加1，这样，通过变量time可计算出系统的运行时间。三、软件编程对于电机的启停，在PWM控制上使用渐变的脉宽调整，即开启后由停止匀加速到默认速度，停止则由于当前速度逐渐降至零。这样有利于保护电机。键盘处理上采用中断方式，不必使程序对键盘反复扫描，提高了程序的效率。测试程序：#includesbitjia=P3^4;sbitjian=P3^5;sbitzf=P3^6;sbitin1=P1^0;sbitin2=P1^1;sbitpwm=P1^2;sbitwela=P2^7;sbitdula=P2^6;intzf_flag=1;intnum=00;intT_N=100;unsignedcharcodetable1[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};unsignedcharcodetable2[]={0xfe,0xfd};voiddelay(intk){inti,j;for(i=k;i>0;i--)for(j=1000;j>0;j--);}voidkey(){if(jia==0){delay(1);if(jia==0){if(num!=100)num++;elsenum=100;while(jia==0);}}if(jian==0){delay(1);if(jian==0){if(num!=0)num--;elsenum=0;while(jian==0);}}if(zf==0){delay(1);if(zf==0){zf_flag=~zf_flag;while(jian==0);}}}voiddisplay(){dula=0;wela=0;dula=1;P0=table1[num/10];dula=0;wela=1;P0=table2[0];delay(3);wela=0;dula=1;P0=table1[num%10];dula=0;wela=1;P0=table2[1];delay(3);wela=0;}voidmain(){TMOD=0x01;TH0=(65535-1000)/256;TL0=(65535-1000)%256;EA=1;ET0=1;TR0=1;pwm=1;while(1){key();display();if(zf_flag==1){in1=1;in2=0;}else{in1=0;in2=1;}}}voidTimer0()interrupt0{TH0=(65535-1000)/256;TL0=(65535-1000)%256;T_N--;if(T_N>=num){pwm=1;}if(T_N<=num){pwm=0;}if(T_N==0)T_N=100;}四、实验心得本次实验中，巩固了在电机拖动课程中学习的关于PWM控制电机的理论知识，了解到直流电机的驱动电路。在编程的过程中，遇到的难题是如可控制正转反转过程中的加减速问题，最终经过老师指导解决了该问题。