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搭建电机控制系统

作者:音曼顿 浏览: 发表时间:2022-08-11 10:29:25


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。


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