搭建直流电机控制系统

直流电机经常用于电子设计竞赛，可以很好地完成许多控制类型的问题。直流电机的驱动也很简单，可以直接用电机驱动芯片完成。简单来说，直流电机的驱动电压越大，旋转速度越快。一般来说，我们会用它PWM通过调整波去驱动电机PWM调节驱动的有效电压。电压、电流、负载等直流电机的详细关系可参考许多电拖等书籍，将详细介绍机械方程和电方程。

简单的电机控制系统包括电机驱动电路、位置速度测量电路和实现控制算法的单片机小系统。如下图所示。

驱动电路通常有特殊的芯片，或者在淘宝上购买许多驱动模块。驱动模块的输入来自单片机定时器的输出PWM波信号，这是一个小电压。驱动电路的输出与输入信号相同PWM波，但电压更大，有12V、24V等，直接连接电机的两个输入端。

光电编码器连接到电机的旋转轴上。当电机旋转时，相应的脉冲信号将被输出。单片机的编码器可以通过脉冲计数来统计电机的旋转角度，除以时间。

通过位置和速度信息，可以反馈和控制电机的位置和速度，这也是电子竞技中的常见需求。常用的控制算法是PID控制。

PID中，P是比例（proportion），I是积分（integral），D是微分（derivative）。

对于速度控制，直流电机的速度与电压成正比。因此，当我们得到当前电机的速度低于目标速度时，我们需要增加电压，即增加PWM波占空比，但具体增加多少？PID该值取决于三个因素：当前误差Error，历史误差点和误差点。公式描述如下：其中P，I, D三个参数是我们需要调整每个控制系统的参数。