电机是重要的执行机构,可以将电转转化为机械能,从而驱动被控设备的转动或者移动,在我们的生活中应用非常 。例如,应用在电动工具、电动平衡车、电动园林工具、儿童玩具中。直流电机的调速原理我们可以做这样的实验,以24V直流电机为例,在电机两端接上24V的直流电源,电机会以满速转动,如果将24V电压降至2/3即16V,那么电机就会以满速的2/3转速运转。由此可知,想要调节电机的转速,只需要控制电机两端的电压即可。以三极管作为驱动器件驱动小功率的电机,其电路原理图如下图所示。电机作为负载接在三极管的集电极上,基极由单片机控制。淄博诚铖创惠电子有限公司——追求品质,致力创新。山东脉宽调制调速电源设备
电磁调速。只用于滑差电机。通过改变励磁线圈的电流无极平滑调速,机构简单,但控制功率较小。不宜长期低速运行。变压调速适合于直流电机,以及专门的调速交流电机(如实心转子电机)。变频调速尤其适合于交流电机,包括同步和异步电机。即使在实心转子电机上,技术效果仍然优于变压调速,但成本高了。直流电机是种调速性能好、维修比较便宜、过载能力较强,受电磁干扰影响小,但是制造比较贵,有碳刷、靠性低、寿命短、保养维护工作量大的电机设备。山东脉宽调制调速电源设备淄博诚铖创惠电子有限公司——通过专业的知识和可靠技术为客户提供服务。
限幅值的影响:改变速度调节器的限幅值,即改变电流调节器的比较大给定输入信号,仿真得到波形如下,为限幅值为 20A时的波形,为限幅值为 40A时的波形。可以看出,在速度调节器的限幅值增大时,即增大了电流调节器的比较大给定输入信号,当速度调节器输出限幅值时,电流调节器的给定信号变大,经电流闭环调节之后,直流电机的电枢电流变大,所以电机的比较大输出转矩变大,比较大加速度变大,在起动的加速阶段加速得更快,所以转速更快接近给定值,在限幅值为30A时加速了0.2s达到给定值,进入稳定调节阶段,在限幅值为40A时加速了0.15s就达到给定值。但是在确定限幅值的时候要考虑到直流电机电枢的电流耐受能力,防止过流使得电机过热而损坏电枢绕组,也要考虑电机轴所能承受的最大力矩,防止电机发生机械损坏。但是限幅值也考虑电机轴上相应负载转矩的大小,限幅值应该大于或等于电机的最大负载所要求的电流,否则会像一样,由于给定值小于负载所要求的电流值,所以的负载加大之后,电机的转速一直下降,导致ST的输入信号Δun=ug-ufn一直变大,ST维持限幅值的输出,经过电流调节器LT的调节的调节电枢电流一直保持最大电流给定值,系统无法达到稳态。
直流电机1.脉宽调制调速的原理与方法:1)原理:PWM的基本原理是通过输出一个很高频率的0/1信号,其中1的比例为δ(也叫做占空比),在 积分元件的作用下,使得总的效果相当于输出δ×A(A为高电平电压)的电压。通过改变占空比就可以调整输出电压,从而达到模拟输出并控制电机转速的效果。2)PWM的应用:在本实验中主要应用脉宽调制调速控制电压调制,从而控制直流电机转速;此外,还可以应用在频率调制等,如应用在蜂鸣器等。2.中断原理1)外部中断:采用边沿触发方式(当管脚INTO有由高电平变为低电平的过程,便认为有中断请求,EX0向置高电平,向CPU发出中断请求)电机转速就是一秒钟之内INT0的中断个数,电机每转动一次,与之相连的偏心轮将遮挡光电对管一次,因此会产生一个脉冲,送到INT0。淄博诚铖创惠电子有限公司——在客户和行业中树立了良好的企业形象。
速度无超调:要做到速度无超调,主要的措施就是改变速度PI调节器的参数。增大KP,可以使得系统的响应速度变高,提高系统的动态性能,从而使得系统的惯性减小,超调量减小,所以使KP变大。改变ST的参数KP,使其为原来的10倍即KP=16,以起动时的给定 120rad/s为例,可以看出,速度的变化已经大为改善,基本上看不到超调,但是将 Y轴放大之后,可以看到,速度仍然有小的超调量,比较大速度达到了 121.5rad/s,超调量为 1.5rad/s。由于 PI调节器积分项的存在,使得系统的惯性变大,容易振荡和出现超调,为了使速度超调量减小,可以减小 ST的积分系数 Ki,减小系统的惯性。改变 ST参数 Ki,使其减小为原来的十分之一,即 Ki=1.6。科技为本,智慧求成—淄博诚铖创惠电子有限公司。山东脉宽调制调速电源设备
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直流电机恒转矩调速方式恒转矩模式下,要先保持气隙磁通Φ恒定,直流电机的定子和转子磁场是正交状态的,互相没有影响。要保持Φ恒定,只要保证励磁线圈的电流稳定在一个值就可以了。理论上给一个恒流源来控制励磁线圈的电流是比较完美的,但是因为电流源不好找,而一般给励磁线圈施加一个稳定的电压值,也可以近似让励磁电流稳定,进而让气隙磁通Φ恒定。如果是永磁直流电机,用永磁铁来替代了励磁线圈,磁通是长久恒定的,所以不用操这个心了。简单的调整电压,并不能满足负载波动比较厉害的场合,所以引进了串级调速系统,通过检测电机的电流和转速,分别弄出电流环内环和速度环外环了,使用PID算法,有效的满足了负载波动状况下的调速,让直流电机的调速工作特性非常“硬”,也就是最大转矩不会受到转速的波动而变化,实现了真正的恒扭矩输出。这种调速方式,一直是交流调速系统的模仿对方,比如变频器矢量控制,就是模仿这种方式而实现的。如果只用电流环内环,还可以直接控制电机输出一定的扭矩,满足不同的拉伸和卷曲等控制要求。山东脉宽调制调速电源设备
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