直流电机的速度控制

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1、EDA课程设计报告直流电机的PWM调速一、概述直流电动机具有优良的调速特性，调速平滑、方便，调速范围广；过载能力大，能承受频繁的冲击负载，可实现频繁的快速起动、制动和反转；能满足生产过程自动化系统各种不同的特殊运行要求。电动机调速系统采用微机实现数字化控制，是电气传动发展的主要方向之一。采用微机控制后，整个调速系统实现全数字化，结构简单，可靠性高，操作维护方便，电动机稳态运转时转速精度可达到较高水平，静动态各项指标均能较好地满足工业生产中高性能电气传动的要求。由于CPLD/FPGA性能优越，具有较佳的性能价格比，所以在工业过程及设备控制中得到日益广泛的应用。P

2、WM调速系统与可控整流式调速系统相比有下列优点：由于PWM调速系统的开关频率较高，仅靠电枢电感的滤波作用就可获得平稳的直流电流，低速特性好；同样，由于开关频率高，快速响应特性好，动态抗干扰能力强，可以获得很宽的频带；开关器件只工作在开关状态，主电路损耗小，装置效率高。二、PWM调速的原理图（1）图（1）是全桥型的电机驱动电路，利用的是三极管的电流放大来驱动电机。从图上我们可以看到当Q4和Q3导通时，电机正转；当Q1和Q2导通时，电机反转。设电机速度从静止开始加速，如图（2）所示，首先Q3，Q4必须维持导通一段时间，此时电机所承受的电压约为供电电压U，称之为强加

3、速。待速度接近目标速度时，加速可以减缓，此时Q3，Q4和Q1，Q2轮流导通，只是Q3，Q4在一个周期内所导通的时间ton比Q1，Q2导通的时间toff长一些，在此称为弱加速。任何时刻，电机所承受的平均电压UO，表示为UO=U×(ton-toff)(ton+toff)。如果速度已经达到目标，便可以调整toff和ton的时间比例使之相等，此时平均电压为0，是定速控制。由此可知，平均电压若为正值时，是加速控制；负值时是减速控制；为零时即达到匀速。图（2）三、程序的设计在整个程序设计中，我们可以把他分成几个部分1、PWM波形的产生LIBRARYIEEE;USEIEEE

4、.STD_LOGIC_1164.ALL;USEIEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITYPWMISPORT(CLK:INSTD_LOGIC;U_D,D_D:INSTD_LOGIC;CQ:OUTSTD_LOGIC_VECTOR(7DOWNTO0));ENDPWM;ARCHITECTUREONEOFPWMISSIGNALCQI:STD_LOGIC_VECTOR(7DOWNTO0);BEGINPROCESS(CLK)BEGINIFCLK'EVENTANDCLK='1'THENIFU_D='1'ANDD_D='0'THENIFCQI=255T

5、HENCQI<="11111111";ELSECQI<=CQI+1;ENDIF;ELSIFU_D='0'ANDD_D='1'THENIFCQI=0THENCQI<="00000000";ELSECQI<=CQI-1;ENDIF;ELSECQI<=CQI;ENDIF;ENDIF;ENDPROCESS;CQ<=CQI;ENDPROCESS;ENDONE;上述程序中，一个PWM周期由256个时钟周期clk组成。通过U_D和D_D来改变一个周期中PWM周期中高低电平的比值，即PWM输出信号的占空比。驱动直流电机转动的是PWM电流的平均值，PWM输出信号的占空比变化，也

6、就改变了直流电机的转速。U_D表示增加占空比；D_D表示减少占空比。下面四幅仿真图表示的是四种状态：当U_D=1，D_D=0时CQ增加；当U_D=0，D_D=1时CQ减少；当U_D=1，D_D=1时CQ不变；当U_D=0，D_D=0时CQ不变；程序的仿真图为：图（3）图（4）图（5）图（6）2、7段译码器程序LIBRARYIEEE;USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITYDECL7SISPORT(A:INSTD_LOGIC_VECTOR(3DOWNTO0);LED7S:OUTSTD_LOGIC_VECTOR(6DOWNTO0));EN

7、D;ARCHITECTUREoneOFDECL7SISBEGINPROCESS(A)BEGINCASEAISWHEN"0000"=>LED7S<="0111111";WHEN"0001"=>LED7S<="0000110";WHEN"0010"=>LED7S<="1011011";WHEN"0011"=>LED7S<="1001111";WHEN"0100"=>LED7S<="1100110";WHEN"0101"=>LED7S<="1101101";WHEN"0110"=>LED7S<="1111101";WHEN"0111"=>LED7S<="000011

8、1";WHEN"1000"=>LED7