實(shí)驗(yàn)4 PWM控制直流電機(jī)實(shí)驗(yàn)

《實(shí)驗(yàn)4 PWM控制直流電機(jī)實(shí)驗(yàn)》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。

1、PWM控制直流電機(jī)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、熟悉PWM調(diào)制的原理和運(yùn)用。2、熟悉直流電機(jī)的工作原理。3、能夠讀懂和編寫直流電機(jī)的控制程序。實(shí)驗(yàn)器材:電腦。數(shù)字綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)HS-EDA5.1試驗(yàn)箱。USB-BLASTER。USB線ISP下載線實(shí)驗(yàn)原理：運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)是以機(jī)械運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)設(shè)備──電機(jī)為控制對象，以控制器為核心，以電力電子器件及功率變換裝置為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，在自動(dòng)控制理論的指導(dǎo)下組成的電氣傳動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)。這類系統(tǒng)控制電機(jī)的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)角，將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)控制的運(yùn)動(dòng)要求。可以看出，控制技術(shù)的

2、發(fā)展是通過電機(jī)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的要求，電機(jī)的進(jìn)步帶來了對驅(qū)動(dòng)和控制的要求。電機(jī)的發(fā)展和控制、驅(qū)動(dòng)技術(shù)的不斷成熟，使運(yùn)動(dòng)控制經(jīng)歷了不同的發(fā)展階段。1、直流電機(jī)的工作原理：直流電機(jī)的原理圖如下：這是分析直流電機(jī)的物理模型圖。其中，固定部分有磁鐵，這里稱作主磁極；固定部分還有電刷。轉(zhuǎn)動(dòng)部分有環(huán)形鐵心和繞在環(huán)形鐵心上的繞組。(其中2個(gè)小圓圈是為了方便表示該位置上的導(dǎo)體電勢或電流的方向而設(shè)置的)。上圖表示一臺(tái)最簡單的兩極直流電機(jī)模型，它的固定部分（定子）上，裝設(shè)了一對直流勵(lì)磁的靜止的主磁極N和S，在旋轉(zhuǎn)部分（轉(zhuǎn)子

3、）上裝設(shè)電樞鐵心。定子與轉(zhuǎn)子之間有一氣隙。在電樞鐵心上放置了由A和X兩根導(dǎo)體連成的電樞線圈，線圈的首端和末端分別連到兩個(gè)圓弧形的銅片上，此銅片稱為換向片。換向片之間互相絕緣，由換向片構(gòu)成的整體稱為換向器。換向器固定在轉(zhuǎn)軸上，換向片與轉(zhuǎn)軸之間亦互相絕緣。在換向片上放置著一對固定不動(dòng)的電刷B1和B2，當(dāng)電樞旋轉(zhuǎn)時(shí)，電樞線圈通過換向片和電刷與外電路接通。當(dāng)給電刷加一直流電壓，繞組線圈中就有電流流過，由電磁力定律可知導(dǎo)體會(huì)受到電磁力作用。導(dǎo)體處于N極下與電刷A接觸電流向里流，產(chǎn)生電磁力矩為逆時(shí)針；導(dǎo)體處

4、于S極下與電刷B接觸電流向外流，產(chǎn)生電磁力矩仍為逆時(shí)針。轉(zhuǎn)子在該電磁力矩作用下開始旋轉(zhuǎn)。2、PWM調(diào)制原理脈沖寬度調(diào)節(jié)（PWM）是英文PulseWidthModulation的縮寫，簡稱脈寬調(diào)制。它是利用微控制器輸出的數(shù)字信號來控制模擬電路的ON或OFF，廣泛應(yīng)用于測量，通信，功率控制與變換等許多領(lǐng)域。PWM信號只有兩種狀態(tài)，高電平和低電平，對于一個(gè)給定的周期來說，高電平所占的時(shí)間和總的一個(gè)周期時(shí)間之比叫做占空比，電機(jī)的速度與施加的平均電壓成正比，輸出轉(zhuǎn)矩則與電流成正比。直流電機(jī)高效運(yùn)行的最常見

5、方法是施加一個(gè)?PWM（脈寬調(diào)制）方波，其通-斷比率對應(yīng)于所需速度。即直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速正比于在一個(gè)周期內(nèi)PWM的電壓有效值。電機(jī)起到一個(gè)低通濾波器作用，將?PWM?信號轉(zhuǎn)換為有效直流電平。PWM?驅(qū)動(dòng)信號很常用，因?yàn)槭褂梦⑻幚砥鞯目刂破骱苋菀桩a(chǎn)生?PWM?信號。雖然用精確的脈沖寬度可以調(diào)節(jié)電機(jī)的速度，實(shí)際應(yīng)用中的?PWM?頻率卻是可變的。驅(qū)動(dòng)器由功率電子器件和集成電路等構(gòu)成，其功能是：接受電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、停止、制動(dòng)信號，以控制電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、停止和制動(dòng)；接受位置傳感器信號和正反轉(zhuǎn)信號，用來控制逆變橋各

6、功率管的通斷，產(chǎn)生連續(xù)轉(zhuǎn)矩；接受速度指令和速度反饋信號，用來控制和調(diào)整轉(zhuǎn)速；提供保護(hù)和顯示等等。3、直流電機(jī)的H型橋式驅(qū)動(dòng)電路：如圖1所示，全橋式驅(qū)動(dòng)電路的4只開關(guān)管都工作在斬波狀態(tài)，S1、S2為一組，S3、S4為另一組，兩組的狀態(tài)互補(bǔ)，一組導(dǎo)通則另一組必須關(guān)斷。當(dāng)S1、S2導(dǎo)通時(shí)，S3、S4關(guān)斷，電機(jī)兩端加正向電壓，可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)制動(dòng)；當(dāng)S3、S4導(dǎo)通時(shí)，S1、S2關(guān)斷，電機(jī)兩端為反向電壓，電機(jī)反轉(zhuǎn)或正轉(zhuǎn)制動(dòng)。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：實(shí)驗(yàn)原理圖如下：J24跳線閉合則PWM信號輸入，9013是直流電

7、機(jī)的驅(qū)動(dòng)管，當(dāng)9013的基極為高電平時(shí)，三極管導(dǎo)通，驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)工作，當(dāng)基極電壓為低電平時(shí)，三極管截止，由于慣性，直流電機(jī)減速停止，重復(fù)一個(gè)周期內(nèi)的高低電平就能夠讓直流電機(jī)一直轉(zhuǎn)動(dòng)。LED1為紅外發(fā)射管，D1為紅外接收，當(dāng)D1接收到信號時(shí)導(dǎo)通，如果閉合J29，SD5就會(huì)輸出一個(gè)低電平。直流電機(jī)的轉(zhuǎn)盤上有一個(gè)缺口，當(dāng)缺口位于對管之間時(shí)，SD5為低，可以通過單位時(shí)間內(nèi)對SD5上低電平數(shù)目的計(jì)數(shù)來確定直流電機(jī)的速度，也可以通過測量低電平的寬度來確定。實(shí)驗(yàn)1：測試直流電機(jī)速度狀態(tài)：實(shí)驗(yàn)的程序流程圖如下：

8、函數(shù)的接口說明：定時(shí)器初始化程序：voidinit_timer()；鍵盤掃描程序：unsignedcharkey_scan();返回的是unsignedchar類型定時(shí)器中斷函數(shù)：voidtimer0()interrupt1硬件說明：在以LCD_1602.POF為驅(qū)動(dòng)下，可以使用兩個(gè)按鍵為矩陣鍵盤中K1和K5；K1、K5對應(yīng)為單片機(jī)的P3^2和P3^3。SD4為單片機(jī)的P0^4。實(shí)驗(yàn)步驟：1、將PLD程序下載到FPGA配置芯片EPCS4中，PLD的驅(qū)動(dòng)程序的位置在PWM控制直流電機(jī)實(shí)驗(yàn)PWM