直流电机PID控制

§3-4 控制技术 3-4-1 调速原理 对于星形连接的三相无刷直流电机，在理想条件下，任何时刻只有两相定子绕组通电。令加在 两 相 通 电 绕 组 上 的 平 均 电 压 为Vd ， 则 电 压 平 衡 方 程 式 为 [31] ：（3.1） 可以得到转速为：（3.2） 式中：Em 为电机各相反电动势；Im 为各相相电流；n 为无刷直流电机转速；R 为回路等效电阻，包括电机两相电阻和管压降的等效电阻。由式（3.2）可知，无刷直流电机的转速调节可以通过改变外施平均电压 Vd 来实现。 3-4-2 电枢电压的调节方法 改变电枢电压是直流调速的主要方法。本系统采用 PWM（脉宽调制）调速方式，通过调节逆变器功率器件的 PWM 触发信号的占空比来改变外施的平均电压 Vd，从而实现无刷直流电机的调速。PWM 技术可分为单极性 PWM 控制和双极性 PWM 控制。单极性 PWM 控制的控制信号如图 3.4 所示，在每个 60°电角度的区域内，一个功率开关器件一直处于开通状态，另一个处于 PWM 状态；双极性 PWM 控制的控制信号如图 3.5 所示，在每个 60°电角度区域内，两个工作的功率管器件或者都开通，或者都关断。 图 3.4 单极性 PWM 控制各触发信号图 3.5 双极性 PWM 控制各触发信号 Fig.3.4Trigger signal of single polarity PWM Fig.3.5Trigger signal of double polarity PWM 一般情况来说，采用单极性 PWM 控制的电流波动最大值只有采用双极性 PWM 控制的电流波动最大值的一半[32][33]，因此为了减小电流脉动和功率管的开关损耗，本电机控制系统采用单极性的 PWM 控制技术。 3-4-3 PWM 波的产生 在传统的单片机控制系统中，PWM 波的产生需要专门的发生电路和时间延时（死区）电路，增加了 CPU 的开销，并降低了系统的稳定性。而 TMS320F2812 的 PWM 电路设计可以减少产生 PWM 波形的 CPU 开销和减少用户的工作量，同时能尽量减小功率开关器件的损耗，降低电动机转矩脉动性。每个事件管理器模块可同时产生多达 8 路的 PWM 波形输出。由 3 个带可编程死区控制的比较单元产生独立的 3 对（即 6 个输出），以及由通用定时器比较产生的 2 个独立的 PWM 输出。事件管理器模块中每个比较单元都可以产生非对称和对称 PWM波形。对称 PWM 波形的特点在于调制脉冲是关于 PWM 脉冲中心对称的。它比非对称信号的优势在于它在一个周期内有两个持续时间相同的不运行区域（每个 ...