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24 v直流电机控制系统的设计一、引言直流电机广泛应用于各种工业和商业领域，并且在家庭电器中也有着重要的作用。
直流电机的控制系统是保证其正常运行和精确控制的关键。
本文将介绍一个基于24 V直流电机的控制系统设计，并详细介绍其硬件和软件设计。
二、硬件设计1.电机选择：首先需要选择适合的直流电机，考虑到24 V电源的供电情况，选择功率合适的直流电机，同时也要考虑转速和扭矩等工作要求。
2.驱动器选择：直流电机控制系统需要一个驱动器来驱动电机。
驱动器的选择要根据电机的电流要求来确定，同时要考虑其与控制器的接口兼容性。
3.控制器设计：控制器是直流电机控制系统的核心部分，用于控制电机的转速、方向和加速度等参数。
控制器可以使用单片机、FPGA或者PLC等进行设计，根据需求选择合适的控制器，并编写相应的程序。
4.电源模块设计：由于直流电机采用24 V电源供电，需要一个稳定的电源模块来为系统提供稳定可靠的电源。
可以选择开关电源或者线性电源，并根据需求设计合适的电源模块。
三、软件设计1.控制算法设计：针对所需的控制任务，设计合适的控制算法。
常见的控制算法包括PID控制、模糊控制和神经网络控制等。
根据具体情况选择合适的控制算法，并编写相应的代码。
2.编程实现：根据控制算法的设计结果，使用相应的编程语言（如C、C++或者PLC编程语言）实现控制算法。
编程要考虑系统的实时性和稳定性，确保控制算法的准确性和可靠性。
3.用户界面设计：设计一个用户友好的界面，方便用户对控制系统进行操作和监控。
可以使用人机界面和触摸屏等设备，实现控制命令的输入和监测数据的显示。
四、系统测试与调试完成硬件和软件设计后，需要进行系统的测试和调试。
首先进行硬件连接和电源接入的测试，确保电路和连接没有问题。
然后进行软件编程的测试，包括控制算法的功能、编程的准确性和系统的可靠性等方面的测试。
最后进行整个系统的综合测试，包括与电机的实际联动测试、系统的稳定性测试和实际工作情况的测试等。
无刷直流电机控制器设计无刷直流电机控制器的设计是一个复杂的工程，要考虑到多种因素。
首先，控制器需要读取电机的反馈信号，如转速、电流、温度等，以便精确控制电机运行状态。
其次，控制器需要根据用户输入的指令，控制电机的转速、加速度和转向。
此外，控制器还需要具备过载和故障保护功能，以确保电机的安全运行。
在无刷直流电机控制器的设计中，最关键的部分是电机驱动器和控制算法。
电机驱动器是将电源电压转换成适合电机驱动的电压和电流的装置。
在无刷直流电机中，驱动器通常是由电子器件如功率晶体管（MOSFET）或IGBT组成的桥式电路。
控制算法则是根据电机的反馈信号和用户输入的指令，调整驱动器的输出，以实现目标转速和转向。
在控制算法中，最常用的是电机速度闭环控制。
该算法通过比较电机的实际速度和设定速度，并调整驱动器的输出，以使二者保持一致。
此外，还可以采用位置闭环控制算法，通过比较电机实际位置和设定位置，调整驱动器的输出，使电机追踪设定位置。
这两种闭环控制算法可以单独使用，也可以结合使用，以实现更精确的控制效果。
除了速度和位置闭环控制，无刷直流电机控制器还可以具备其他功能，如加速度控制、转向控制、制动控制等。
加速度控制功能可以使电机平稳加速，避免过载和电机损坏。
转向控制功能可以改变电机的旋转方向，以适应不同的任务需求。
制动控制功能可以在电机停止旋转时施加制动力，以便实现快速制动和精确停止。
在无刷直流电机控制器设计中，还需要考虑过载和故障保护功能。
过载保护功能可以监测电机的电流和温度，当超过设定的阈值时，控制器会减小驱动器的输出，避免电机的过载。
故障保护功能可以检测电机和驱动器是否正常工作，当发生故障时，控制器会停止驱动器输出，以避免电机和设备损坏。
总之，无刷直流电机控制器的设计是一个复杂而关键的任务。
它需要考虑到电机的复杂性、用户需求以及过载和故障保护等因素。
只有通过合适的驱动器和控制算法，才能实现电机的精确控制和安全运行。
详解直流电机驱动电路设计
直流电机驱动电路设计概述
电机驱动电路是控制电机运行的电路，也称作动力源电路，它的主要
作用是提供电机所需要的适当电压和频率的电能，以控制电机的转速和转
动方向。
一般讲，电机驱动电路包括三个部分：驱动器，控制器和电源电路。
一、直流电机驱动电路的设计
1、驱动器的设计
直流电机驱动电路主要由驱动器、控制器和电源电路组成。
在这里，
驱动器主要负责将控制器的控制信号转换为适合电机工作的电流。
现在，
基于IGBT的驱动器已经成为直流电机驱动电路中的主要组成部分。
驱动
器电路很复杂，包括用于驱动电机的晶体管，用于传输控制信号的晶体管，以及调节电流的电阻等。
2、控制器的设计
控制器是电机驱动电路的核心部分，它负责接收外部输入信号，并根
据设定的参数来调整电机的转速、转向和加速等。
控制器设计非常复杂，
一般包括两个主要部分：控制电路和放大路由部分。
控制电路负责检测电
机的运行状态和外部输入，并根据这些信息来调整电机的转速。
放大部分
负责将控制电路的输出信号放大，并将其转换为能够驱动电机的标准控制
信号。
3、电源电路的设计。
直流无刷电机控制器设计随着科技的不断发展，直流无刷电机作为一种环保、节能的电机类型，其应用越来越广泛。
而直流无刷电机的控制器作为实现电机运动的核心部件，其设计对于电机的性能和寿命有着至关重要的影响。
本文将探讨直流无刷电机控制器设计的相关概念和要点，旨在实现高效、长寿命的电机驱动。
直流无刷电机与控制器直流无刷电机是一种通过电子换向装置替代传统机械换向装置的电机，具有结构简单、维护方便、效率高等优点。
而控制器作为直流无刷电机的核心部分，通过调节电机绕组中的电流实现对电机运动的控制。
根据不同的应用场景和需求，控制器可以有多种不同的设计方案。
控制器设计硬件设计控制器硬件设计主要是选择合适的微控制器、功率器件、传感器等元器件，并根据实际需求设计电路板和接插件。
在硬件设计过程中，需要考虑到控制器的可靠性、稳定性和扩展性。
软件设计控制器软件设计主要涉及到电机控制策略和算法的实现。
常见的控制策略包括PID控制、PWM控制、速度闭环控制等。
软件设计需要结合实际应用场景和电机类型，选择合适的控制算法，并进行优化以实现更好的电机控制效果。
实例分析以一款应用于真空泵的直流无刷电机控制器为例，该控制器采用STM32微控制器，通过PWM控制和速度闭环控制策略实现对电机的精确控制。
在实际应用中，该控制器能够在保证电机高效运行的同时，实现对电机的过热保护和故障诊断，有效延长了电机的使用寿命。
直流无刷电机控制器设计是实现高效、长寿命电机驱动的关键。
本文介绍了直流无刷电机与控制器的基本概念，并从硬件设计和软件设计两个方面探讨了控制器设计的要点。
同时，通过实例分析，说明控制器设计需要结合实际应用场景和电机类型，选择合适的控制策略和算法，并进行优化以实现更好的电机控制效果。
针对未来发展，我们认为直流无刷电机控制器设计将朝着更加高效、智能、可靠的方向发展。
具体来说，以下几个方面值得：控制算法的研究与优化。
随着人工智能和机器学习技术的发展，可以尝试将先进的技术引入到电机控制领域，以实现更加精准、智能的电机控制。
永磁无刷直流电机控制系统设计1.电机模型的建立：建立电机的数学模型是进行控制系统设计的第一步。
永磁无刷直流电机可以使用动态数学模型来描述其动态特性，常用的模型包括简化的转子动态模型和电动机状态空间模型。
简化的转子动态模型以电机的电磁转矩方程为基础，通过建立电机的电流-转速模型来描述电机的动态响应。
这个模型通常用于低频控制和电机启动阶段的设计。
电动机状态空间模型则是通过将电机的状态变量表示为电流和转速变量，用微分方程的形式描述电机的动态特性。
这个模型适用于高频控制和电机稳态响应分析。
2.控制器设计：经典的控制方法包括比例积分控制器（PI）和比例积分微分控制器（PID）。
比例积分控制器是最简单的控制器，通过调节电流的比例增益和积分时间来控制电机的速度。
这种控制器适用于低精度控制和对动态响应要求不高的应用。
比例积分微分控制器在比例积分控制器的基础上增加了微分项，通过调节微分时间来控制系统的阻尼比，提高系统的稳定性和动态响应。
3.参数调节：在控制器设计中，参数调节和整定是非常重要的环节，主要包括根据系统的要求选择合适的控制器参数，并进行优化。
参数调节可以通过试探法、经验法和优化算法等方法进行。
其中，试探法和经验法是相对简单的方法，通过调整控制器的参数值来达到稳定运行或者较好的控制性能。
优化算法可以通过数学模型和计算机仿真的方式进行，通过优化目标函数和约束条件，得到最合适的控制器参数。
总结起来，永磁无刷直流电机控制系统设计主要包括电机模型的建立、控制器设计和参数调节。
在设计过程中，需要根据系统的要求选择合适的控制器，通过参数调节和优化算法来提高系统的稳定性和动态性能。
汽车直流启动电动机正反转控制器硬件电路设计一、引言直流电动机广泛应用于汽车领域，而其正反转控制是实现汽车启动、停止以及转向等功能的基础。
本文将详细介绍汽车直流启动电动机正反转控制器硬件电路设计的相关内容。
二、背景知识2.1 直流电动机工作原理直流电动机的工作原理是基于电磁感应现象，通过电流在磁场中产生力矩，从而驱动电动机转动。
其正反转即通过改变电流的方向和大小来实现。
2.2 控制器的功能汽车直流启动电动机正反转控制器是电动机驱动的核心部件之一，其作用主要有以下几个方面：1.实现电动机的正反转控制；2.控制电动机的启动、停止；3.调节电动机的转速；4.检测电动机的工作状态和保护电动机。
三、汽车直流启动电动机正反转控制器硬件电路设计方案3.1 控制器整体设计思路汽车直流启动电动机正反转控制器主要由以下模块组成：1.信号输入模块：负责接收外部信号，包括启动、停止、转向等信号；2.电源模块：为各个模块提供电源；3.信号处理模块：对输入信号进行处理，生成相应的控制信号；4.驱动电路模块：根据控制信号驱动电动机；5.保护模块：监测电动机的运行状态，当出现异常情况时进行保护。
3.2 信号输入模块设计信号输入模块主要包括启动、停止和转向信号的接收。
这些信号可以通过按钮、踏板等方式产生。
接收到信号后，经过滤波和放大等处理，送至信号处理模块。
3.3 电源模块设计电源模块负责为各个模块提供稳定的电源。
一般情况下，汽车的电池可以用作电源，并通过电源管理电路进行稳压和滤波等处理，以确保各模块正常工作。
3.4 信号处理模块设计信号处理模块主要对输入信号进行处理，生成相应的控制信号。
例如，当接收到启动信号时，信号处理模块将对应的控制信号发送至驱动电路模块，从而驱动电动机启动。
3.5 驱动电路模块设计驱动电路模块负责根据信号处理模块的控制信号，对电动机进行控制。
一般情况下，采用功率晶体管作为开关元件，通过控制其导通和关闭，实现电动机的正反转控制。
直流电机转速控制系统设计一、控制系统框架1.检测部分：检测部分主要用于反馈直流电机转速信息。
常用的检测方法有编码器、霍尔元件和反电动势法等。
其中，编码器是一种精度高、稳定性好的转速检测传感器。
它通过感应转子上的编码盘，将转速转换为脉冲信号输出。
2.控制器：控制器是直流电机转速控制系统的核心部分。
它根据检测到的转速信息，与设定的目标转速进行比较，产生控制信号驱动执行器。
常用的控制器有比例控制器、比例积分控制器、比例微分控制器等。
其中，比例控制器通过调节输出信号的幅值来控制转速；比例积分控制器通过累积误差来产生输出信号；比例微分控制器则通过控制误差变化率来调节输出信号。
3.执行部分：执行部分主要用于控制电机的转速。
常用的执行器有功率晶体管、场效应管和三相半导体开关等。
其中，功率晶体管是最常用的直流电机转速控制器，它通过调节电路中的开关状态来改变电机的转速。
二、控制策略1.开环控制：开环控制是最简单的控制策略，它通过设定电机的输入电压或电流来控制转速。
缺点是无法对外部干扰和负载变化进行自动调节。
2.闭环控制：闭环控制通过反馈得到的转速信息来调整输入信号，实现对转速的控制。
闭环控制具有精度高、稳定性好的优点，适用于要求较高的转速控制场合。
三、系统参数调节1.参数估计：参数估计是指通过对电机特性进行建模，得到电机参数的估计值。
常用的方法有试验法和辨识法等。
2.参数调节：参数调节是通过对控制器的参数进行优化，以实现准确的转速控制。
常用的调节方法有PID调节和自适应调节等。
四、应用案例总结：本文详细介绍了直流电机转速控制系统的设计。
从控制系统框架、控制策略、系统参数调节和应用案例等方面进行了讲解。
通过合理的设计和调节，可以实现对直流电机转速的精确控制，满足不同场合的需求。
基于STM32的无刷直流电机控制系统设计随着现代工业技术的不断发展，无刷直流电机在各行各业中得到了广泛的应用。
无刷直流电机具有结构简单、效率高、寿命长等优点，因此在工业控制系统中得到了广泛的应用。
为了更好地满足工业生产的需求，研发出一套基于STM32的无刷直流电机控制系统，对于提高工业生产效率、减少人力成本具有非常重要的意义。
1. 系统设计需求1.1 电机控制需求电机控制系统需要能够实现对无刷直流电机的启动、停止、加速、减速等控制功能，以满足不同工业生产环境下的需求。
1.2 控制精度要求控制系统需要具有较高的控制精度，能够实现对电机的精确控制，提高生产效率。
1.3 系统稳定性和可靠性系统需要具有良好的稳定性和可靠性，确保在长时间运行的情况下能够正常工作，减少故障率。
1.4 节能环保控制系统需要具有节能环保的特点，能够有效降低能耗，减少对环境的影响。
2. 系统设计方案2.1 选用STM32微控制器选用STM32系列微控制器作为控制系统的核心，STM32系列微控制器具有性能强大、低功耗、丰富的外设接口等优点，能够满足对控制系统的各项要求。
2.2 传感器选型选用合适的传感器对电机运行状态进行监测，以实现对电机的精确控制，提高控制系统的稳定性和可靠性。
2.3 驱动电路设计设计合适的驱动电路，能够实现对无刷直流电机的启动、停止、加速、减速等控制，并且具有较高的控制精度。
2.4 控制算法设计设计优化的控制算法，能够实现对电机的精确控制，提高控制系统的稳定性和可靠性，同时具有节能环保的特点。
3. 系统实现与测试3.1 硬件设计按照系统设计方案，完成硬件设计，并且进行相应的电路仿真和验证。
3.2 软件设计编写控制系统的软件程序，包括控制算法实现、传感器数据采集和处理、驱动电路控制等方面。
3.3 系统测试对设计好的控制系统进行各项功能测试，包括启动、停止、加速、减速等控制功能的测试，以及系统稳定性和可靠性的测试。
直流电机控制器设计说明书1.1 设计思想直流电机PWM控制系统主要功能包括：直流电机的加速、减速以及电机的正转和反转，并且可以调整电机的转速，还可以方便读出电机转速的大小，能够很方便的实现电机的智能控制。
其间，还包括直流电机的直接清零、启动、暂停、连续功能。
该直流电机系统由以下电路模块组成：振荡器和时钟电路：这部分电路主要由89C51单片机和一些电容、晶振组成。
设计输入部分：这一模块主要是利用带中断的独立式键盘来实现。
设计控制部分：主要由89C51单片机的外部中断扩展电路组成。
设计显示部分：包括液晶显示部分和LED数码显示部分。
LED数码显示部分由七段数码显示管组成。
直流电机PWM控制实现部分：主要由一些二极管、电机和L298直流电机驱动模块组成。
1.2 系统总体设计框图直流电机PWM调速系统以AT89C51单片机为核心，由命令输入模块、LED显示模块及电机驱动模块组成。
采用带中断的独立式键盘作为命令的输入，单片机在程序控制下，定时不断给直流电机驱动芯片发送PWM波形，H型驱动电路完成电机正，反转控制；同时单片机不停的将从键盘读取的数据送到LED显示模块去显示，进而读取其速度。
1.3 程序设计流程图图1-2中断服务流程图2 总体硬件电路设计2.1 芯片介绍2.1.1 89C51单片机结构特点： 8位CPU ；片振荡器和时钟电路； 32根I/O 线；外部存贮器寻址围ROM 、RAM64K ； 2个16位的定时器/计数器； 5个中断源，两个中断优先级； 全双工串行口； 布尔处理器。
图1.2 定时中断服务流程图图2-1 89C51单片机引脚分布图2.1.2 RESPACK-8排阻RESPACK-8是带公共端的8电阻排，它一般是接在51单片机的P0口，因为P0口部没有上拉电阻，不能输出高电平，所以要接上拉电阻。
图2-2 RESPACK-8引脚分布图2.1.3 驱动器L298L298是双电源大电流功率集成电路，直接采用TTL逻辑电平控制，可用来驱动继电器，线圈，直流电动机，步进电动机等电感性负载。
无刷直流电机控制器设计与实现无刷直流电机控制器是一种常见的电力控制装置，适用于各种工业生产和民用领域，有着广泛的应用前景。
本文将介绍无刷直流电机控制器的设计与实现，从电机控制原理、硬件设计、软件编程等方面全面解析，帮助读者了解和掌握无刷直流电机控制器的基本知识和技术。
一、电机控制原理无刷直流电机的控制原理是利用调整电子元器件的工作状态，改变电机相序和电压大小，控制电机的转速和方向。
具体实现需要依赖于电机控制芯片和相关的控制电路。
硬件设计方面，无刷直流电机控制器需要包括电源电路、驱动电路、反馈电路等几个方面。
电源电路是为了提供可靠的稳定电压，保证无刷电机的正常工作。
驱动电路是控制电机转速和方向的核心，主要包括电机驱动芯片、功率管、电机端口等。
反馈电路是为了实现电机转速的反馈控制，保证稳定性和精确性。
二、硬件设计无刷直流电机控制器的硬件设计，主要包括电源电路、驱动电路、反馈电路和中控电路等几个方面。
其中，电源电路是为了提供电压和电流，保证无刷电机的正常工作；驱动电路是用来控制电机的方向和速度；反馈电路则是通过反馈电路检测电机的当前转速状态，实现对电机的有效控制；中控电路则是通过处理驱动电路和反馈电路的场效应管的信号，实现对无刷直流电机的一个全面控制。
三、软件编程无刷直流电机控制器的软件编程是制作控制器的一个必要步骤。
其实现基于C 语言，主要应用于控制电路和集成电路之间的通信和控制。
在编程过程中，需要掌握相关的控制原理和编程技巧，进而实现对无刷直流电机的有效控制和操作。
四、实现结果无刷直流电机控制器的实现结果对于工业控制和民用领域有着广泛的应用前景，其中包括机械加工、医疗设备、交通工具等各个领域。
通过对无刷直流电机控制器的掌握和实现，可以实现对无刷直流电机进一步的优化和改进。
摘要电动机作为主要的机电能量转换装置，其应用范围已遍及国民经济的各个领域。
尤其随着计算机技术和微电子技术的高速发展，电动机的控制策略也发生了深刻的变化，传统的模拟控制方法已逐渐被以微控制器为核心的数字控制方法所取代。
采用微处理器，DSP控制器等现代手段构成的数字控制系统得到了迅速发展。
ABSTRACTElectromotor as the most important device which can convert the electrical en ergy into mecha nial ones , have bee n pplied in all fields of our coun try.With the rapid developme nt of computer tech inc and micro electr onics tech ni c,c on trol strategy of the electromotor have bee n profo un dly cha nged.Traditi onal an alog control has bee n replaced by digital con trol which is based on microco ntroller. With moder n technic like the microprocessor ,DSP and so on,digital control system have been developed rapidly.第一章引言1.1课题的背景及意义直流电动机以其调速性能好、起动转矩大等优点，在相当长的一段时间内，在电动机调速领域占据着很重要的位置。
随着电力电子技术的发展，特别是在大功率电力电子器件问世以后，直流电动机拖动将有逐步被交流电动机拖动所取代的趋势。
但在中、小功率的场合，常采用永磁直流电动机的速度控制，只需对电枢回路进行控制，相对比较简单。
而且，随着科学技术的发展和国防现代化建设的要求，军队的武器装备正朝着高、精、尖的方向发展。
在保证可靠性的前提下，要求武器的控制精度越来越高，响应速度越来越快，环境适应性越来越强，控制部分的体积越来越小，操作也越来越简单。
在许多武器装备中，直流电动机的应用极为广泛，因此直流电动机的控制系统就显得尤为重要。
随着计算机和微电子技术的不断发展与创新，信息化引领着时代的发展，而信息化的基础是数字化，对直流电动机控制系统进行数字化改造后与原有的模拟控制系统相比具有如下1、数字控制系统的硬件标准化程度高，制作成本低；2、数字控制系统不受器件温度漂移的影响，具有更强的抗干扰能力；3、通过软件实现控制方案，可方便引入各种先进的控制规律如自适应、非线性、智能化等；4、可用软件程序实现系统的监控保护、故障自诊断、故障自修复等多种功能，大大降低了系统的故障率，提高了系统的可靠性；5、数字控制系统的体积小，重量轻，功耗也大大降低；本设计使用的主控芯片是TMS320F28035 , TMS320F28XX 系列DSP是TI公司近年来推出的面向电机数字控制的32位定点数字信号处理器，其具有高速信号处理和数字控制所必须的体系结构特点，有为电机控制应用提供较多的外围设备。
另外，DSP的高速数据处理能力，使它可以执行一些高性能的复杂控制算法，减少传感器信号采样到控制命令输出之间的延迟，改善速度控制中的动态行为。
1.2直流电动机驱动控制器的特点直流电动机驱动控制器能够实时检测速度反馈信号和电流反馈信号，其技术特点包括：1、主控芯片采用电机专用DSP处理器，控制算法精确，性能优良。
各种附加功能完善，进一步扩展其他功能的能力充足。
2、综合采用各种新技术和新材料，整个电机驱动控制器体积小巧。
3、直流电动机启动平稳，对电源系统的冲激较小。
4、系统效率高，电机驱动控制器全功率输出时发热小，工作温升低。
5、系统对外干扰低，耐受干扰的能力较强。
1.3本设计的主要工作本次毕业设计所要完成的工作如下：1、完成对控制电路以及驱动电路的设计；2、用DXP绘制相关电路的原理图；3、对器件进行封装并绘制出本次设计的PCB板;4、研究控制算法，完成软件设计；5、撰写毕业设计论文。
第二章直流电动机的结构与工作原理2.1直流电动机的结构直流电动机的平面结构图如图 2.1所示。
途中A B为电刷，1、2为换向片，N S为主磁极，a、d为线圈及流过线圈的电流。
2.1 直流电动机的平面结构图直流电动机由定子和转子两个部分组成[6]。
一、定子定子是直流电动机的静止部分。
它包括主磁极、换向磁极、机座、端盖和电刷装置等部件。
1、主磁极：产生主磁场，永磁电机的主磁极直接由不同极性的永久磁体组成，励磁电机的主磁极则由主磁极铁芯和主磁极绕组两部分组成；2、换向磁极：产生附加磁场，以改善换向机的换向条件，减小换向器上的火花；3、机座：一方面作为电动机的磁路，另一方面用来在其上安装主磁极、换向磁极，同时也作为电动机的外壳；4、端盖：在机座的两边各有一个端盖，端盖的中心处装有轴承，用来支持转子的转轴，端盖上还固定有电刷架；5、电刷装置：通过电刷与换向器表面之间的滑动接触，把电枢绕组中的电流引入或引出。
二、转子直流电动机的转子又称为电枢，是电动机的旋转部分。
由电枢铁芯、电枢绕组、换向器、转轴和风扇等部分组成。
1、电枢铁芯：由硅钢片叠压而成，其表面有许多均匀分布的槽，用来嵌放电枢绕组。
其作用是提供磁路；2、电枢绕组：由许多相同的线圈组成，按一定规律嵌放在电枢铁芯槽内，并与换向器相连。
其作用是产生感应电动势和电磁转矩；3、换向器：由许多铜制换向片组成，外形呈圆柱形，片与片之间用云母绝缘。
其作用是把外界供给的直流电流转变为绕组中的交变电流以使电动机旋转；4、转轴：一般用合金钢锻压而成，其作用是用来传递转矩；5、风扇：用来降低电动机在运行中的温升。
2.2直流电动机的工作原理直流电动机的工作原理如图 2.1所示，图中N和S是一对在空间固定的永久磁铁，在两个磁极之间装一个可以转动的圆柱铁芯，代表电动机转子，铁芯上固定线圈abed。
当电流经电源从电刷A T换向片1~线圈T另一换向片2T电刷B回到电源时，在线圈里电流流向为C T d。
由左手定则可知，此线圈将受到逆时针方向的电磁转矩的作用，当该电磁转矩大于负载转矩时，转子就会逆时针方向转动。
当转子位置转过180度时，ab边则由靠近N侧转向了靠近S侧，cd边则由靠近S侧转向了靠近N侧。
由于换向片与电刷接触的相对位置发生了变化，所以线圈中的电流方向也发生了变化，线圈中的电流方向为d T C T b T a。
再由左手定则可知，线圈仍受到逆时针方向的电磁转矩的作用，使转子仍保持逆时针方向转动。
电动机在旋转过程中，由于电刷和换向片的作用，直流电流交替的由线圈ab边和cd边流入，产生持续的逆时针方向的电磁转矩，使直流电动机连续旋转。
图2.2直流电动机的工作原理图2.3直流电动机的控制原理直流电动机的转速n和其他参量的关系可表示为:Ua - I a R aC e式中，Ua为电枢供电电压（V）; Ia为点数电流（A）;①为励磁磁通（Wb）; Ra为电枢回路总电阻（Q ）; Ce为电动势系数，C e二卫丛P为电磁对数,a为电枢并联支路数,N为导体数。
60a由关系式可以看出，只要改变电枢电压Ua、电枢回路总电阻Ra、励磁磁通①的大小就可以改变电动机的转速。
因此，直流电动机有三种基本调速方法：改变电枢回路总电阻Ra;改变电枢供电电压Ua;改变励磁磁通①。
直流电动机的转速控制方法可分为两类[1][3]:对励磁磁通进行控制的励磁控制法和对电枢电压进行控制的电枢电压控制法。
本系统中所控制的电机为直流永磁电动机，因此只能选用电枢电压控制法进行控制，电枢电压控制法是在保持励磁磁通不变的情况下，通过调整电枢电压来实现调速的。
对电机的驱动离不开半导体功率器件。
在对直流电机电枢电压的控制和驱动中，对半导体功率器件的使用上又可分为两种方式：线形放大驱动方式和开关驱动方式。
线形放大驱动方式是使半导体功率器件工作在线形区，这种方式的优点是：控制原理简单、对邻近电路干扰小，但是功率器件在线形区工作时，会将大部分电能转化为热能导致效率低下，散热问题严重。
因此这种方式只用于数瓦以下的微小功率直流电机的驱动⑷。
为了获得可调的直流电压，利用电力电子器件的完全可空性，采用脉宽调制技术，直接将恒定的直流电压调制成可变大小和极性的直流电压作为电动机的电枢端电压，实现系统的平滑调速，这种调速系统成为直流脉宽调速系统。
它越来越广泛地应用在各种功率的调速系统中。
直流脉宽调速的主电路采用脉宽调制型变换器，简称PW礎换器[5]。
脉宽调制技术，是利用电力电子开关器件的导通与关断，将直流电压变成连续的直流脉冲序列，并通过控制脉冲的宽度或周期达到变压的目的。
图2.2就是最简单的PWM控制原理图。
在图2.3 （a）中，当开关管MOSFET的栅极输入高电平时，开关管导通，直流伺服电机电枢绕组两端有电压 Us 。
t1时间后，栅极输入变为低电平，开关管截止，电机电枢两端电 压为零。
t2时间后，栅极输入重新变为高电平，开关管重复前面的过程。
这样，对应着输 入的电平高低，直流电机电枢绕组两端的电压波形如图2.3（b ）所示。
在电源电压 Us 不变的情况下，电枢两端电压的平均值 Ua 取决于占空比的大小，占空比的大小就可以改变电枢两端电压的平均值，从而达到调速的目的，这就是 PWM 调速原理。
（a ）原理图 （b ）输入输出电压波形图2.3 PWM 调速控制原理和电压波形图2.4直流电动机速度控制的要求任何一台需要速度控制的设备，其生产工艺对控制性能都有一定的要求。
例如重型铳床的进给机构需要在很宽的范围内调速，最高速可达 600mm/mi n,而最低速只有 2mm/mi n,最高速是最低速的30倍；高速造纸机要求抄纸速度达到1000m/min ，稳速误差小于土 0.01%;等等。
所有这些要求，都可以转换成速度控制系统的稳态或动态性能指标， 作为设计系统时的依据。
对于调速系统的速度控制要求归纳起来主要有一下三点： a. 调速：在一定的最高转速和最低转速的范围内， 能够进行分档地（有级）或平滑地（无级）调速。
b. 稳速：以一定的精度在所需的转速上稳定运行， 在各种可能的干扰下不允许有过大的转速 波动。
c. 力口、减速：频繁起动、制动的设备要求尽快地加、减速以提高生产率；不宜经受剧烈速度 变化的机械则要求起动、制动尽量平稳。
Ud Ui第三章控制电路的设计3.1系统方案3.1.1主控芯片的选择在嵌入式系统中，可选用的控制芯片很多，像单片机有51系列，96系列等，这些芯片应用广泛，价格也很便宜，并且在实际应用中，有很多例子可以参考，但缺点是速度不可能很快，需要扩展较多外围器件，增加了开发成本和研制周期；而DSP具有如下的优点：低成本，低功耗，高性能的处理能力；具有强大的外部通信接口（SCI、SPI、CAN便于构成打的控制系统；在一个指令周期可完成一次乘法和一次加法；程序和数据空间分开，可以同时访问指令和数据；片内具有快速RAM通常可通过独立的数据总线在两块中同时访问；具有低开销或无开销循环及跳转的硬件支持；快速的中断处理和硬件I/O支持；具有在单周期内操作的多个硬件产生器；可以并行执行多个操作；支持流水线操作，使取指、译码和执行等操作可以重叠执行。
