《電機(jī)控制》課件

整理ppt1第九章電機(jī)控制一、電機(jī)概述二、直流電機(jī)控制三、步進(jìn)電機(jī)控制整理ppt2一、電機(jī)概述電機(jī)是電能的變換裝置，包括靜止電機(jī)和旋轉(zhuǎn)電機(jī)。靜止電機(jī)是根據(jù)電磁感應(yīng)定律和磁勢(shì)平衡原理實(shí)現(xiàn)電壓變化的一種電磁裝置，也稱其為變壓器。旋轉(zhuǎn)電機(jī)是根據(jù)電磁感應(yīng)原理實(shí)現(xiàn)電能與機(jī)械能之間相互轉(zhuǎn)換的一種能量轉(zhuǎn)換裝置。旋轉(zhuǎn)電機(jī)可分為: 直流電機(jī) 步進(jìn)電機(jī) 交流電機(jī)整理ppt31.1直流電機(jī)的分類分類標(biāo)準(zhǔn)具體類別按其控制性能普通直流電機(jī)；直流伺服電機(jī)。按有無(wú)電刷有刷直流電機(jī)；無(wú)刷直流電機(jī)。按勵(lì)磁類型永磁直流電機(jī)；勵(lì)磁直流電機(jī)等。普通有刷永磁直流電機(jī)工作原理整理ppt41.2直流電機(jī)特性圖當(dāng)負(fù)載一定時(shí),流過(guò)直流電機(jī)的平均電流越大,產(chǎn)生的力矩就越大,從而直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速越快；當(dāng)電流一定時(shí),負(fù)載越大,直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速就越慢。整理ppt5步進(jìn)電機(jī)一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行結(jié)構(gòu)；即當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào),它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度。步進(jìn)電機(jī)結(jié)構(gòu)圖:步進(jìn)電機(jī)整理ppt6轉(zhuǎn)子為永久磁鐵，線圈繞在定子上。根據(jù)線圈的配置，步進(jìn)電機(jī)的分類:步進(jìn)電機(jī)整理ppt7二、直流電機(jī)的控制對(duì)直流電機(jī)進(jìn)行調(diào)速和控制，需經(jīng)過(guò)直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)電路實(shí)際上就是大功率的放大器。直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路有線性放大驅(qū)動(dòng)型和開關(guān)驅(qū)動(dòng)型。線性驅(qū)動(dòng)器就是一個(gè)線性功放，線性驅(qū)動(dòng)器的工作原理如下:線性功率驅(qū)動(dòng)工作原理整理ppt8

1.1開關(guān)驅(qū)動(dòng)器PWM原理圖開關(guān)驅(qū)動(dòng)是利用大功率晶體管的開關(guān)作用,將恒定的直流電源電壓轉(zhuǎn)換為一定的方波電壓加在電機(jī)電樞上。PWM是直流電機(jī)最重要也是最常用的開關(guān)驅(qū)動(dòng)控制方式。整理ppt9 1.PWM（PulseWidthModulation）脈沖調(diào)寬式2.PFM（PulseFrequencyModulation）脈沖調(diào)頻式整理ppt101.2控制電路--驅(qū)動(dòng)部分直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器主要分類:T型不可逆驅(qū)動(dòng)器；H型可逆驅(qū)動(dòng)器。H型驅(qū)動(dòng)器原理圖整理ppt11以下電路可靈活控制直流電機(jī)正反轉(zhuǎn)和轉(zhuǎn)速控制電路整理ppt12 1.3直流電機(jī)控制實(shí)驗(yàn) 1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康撵`活控制直流電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，靈活控制直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速與停止。 2.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容一開始電機(jī)以最高速度正轉(zhuǎn)，按鍵一次則電機(jī)速度減半，按鍵3次后，電機(jī)停止；繼續(xù)按鍵，電機(jī)反轉(zhuǎn)。 3.原理分析用P1.21引腳來(lái)控制直流電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，并用一個(gè)全局變量保存電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向；用P0.21引腳來(lái)控制直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速，設(shè)計(jì)電機(jī)轉(zhuǎn)速有2個(gè)等級(jí)。驅(qū)動(dòng)子函數(shù):ZLDJ_SET（uint8Direction，uint8Speed），控制直流電機(jī)的方向和速度。整理ppt134.實(shí)驗(yàn)參考程序/***************************************************************************一開始電機(jī)以最高速度正轉(zhuǎn),按鍵一次則電機(jī)速度減半,按鍵3次后,電機(jī)停止；*繼續(xù)按鍵,電機(jī)反轉(zhuǎn)。**************************************************************************/int main(void){ uint32i; uint8Direction=0,Speed=3; PINSEL1=PINSEL1&0x0FFFFFFF; //設(shè)置P0.30為GPIO功能,輸入 IO0DIR=IO0DIR&0xBFFFFFFF; //設(shè)置P0.21為PWM功能,通過(guò)控制PWM的占空比從而控制直流電機(jī)的速度 PINSEL1=PINSEL1|0x00000400; //設(shè)置P1.21為GPIO,輸出。通過(guò)控制P1.21的電平從而控制直流電機(jī)的方向 IO1DIR=IO1DIR|(1<<21); ZLDJ_SET(Direction,Speed); //電機(jī)以最快速度正轉(zhuǎn) while(1) { if((IO0PIN&(1<<30))!=0) continue; //如果P0.30是高電平 for(i=0;i<5000;i++) ; //軟件延時(shí),消除干擾 if((IO0PIN&(1<<30))!=0) continue; //如果P0.30是高電平 if((Speed&0x03)==0) Direction++; Speed--; ZLDJ_SET(Direction&0x01,Speed&0x03); }}整理ppt14三、步進(jìn)電機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)按照電機(jī)結(jié)構(gòu)分為三種:永磁式（PM）、反應(yīng)式（VR）和混合式（HB）。永磁式步進(jìn)電機(jī)一般為兩相，轉(zhuǎn)矩和體積較小，步進(jìn)角一般為7.5度或15度；多半用于價(jià)格低廉的消費(fèi)性產(chǎn)品。反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)一般為三相，可實(shí)現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出，步進(jìn)角一般為1.5度，但噪聲和振動(dòng)都很大。在歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家80年代已被淘汰；混合式步進(jìn)電機(jī)是指混合了永磁式和反應(yīng)式的優(yōu)點(diǎn)。它又分為兩相、三相和五相:兩相步距角一般為1.8度，三相步距角為0.9度，而五相步距角一般為0.72度。混進(jìn)合式步進(jìn)是工業(yè)運(yùn)動(dòng)控制應(yīng)用最常見的電機(jī)。整理ppt15一相驅(qū)動(dòng) 1相驅(qū)動(dòng)方式非常簡(jiǎn)單,可以方便地控制步進(jìn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)和速度。改變驅(qū)動(dòng)信號(hào)的頻率就改變電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度。二相驅(qū)動(dòng) 2相驅(qū)動(dòng)的方式是任何一個(gè)時(shí)間,有2組線圈同時(shí)被激磁,因此產(chǎn)生的力矩比1相大,因此它的耗電也比一相大,但阻尼效果好。 與1相驅(qū)動(dòng)方式一樣,2相驅(qū)動(dòng)中總共有4種不同的信號(hào),呈現(xiàn)周期性變化,每個(gè)周期步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)4個(gè)步距角。電機(jī)的轉(zhuǎn)速由驅(qū)動(dòng)信號(hào)的頻率來(lái)控制,電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向（正/反）由驅(qū)動(dòng)信號(hào)的順序來(lái)決定。1.12相步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)方式1相驅(qū)動(dòng) 2相驅(qū)動(dòng) 1－2相驅(qū)動(dòng)整理ppt161.2步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路--達(dá)林頓晶體管驅(qū)動(dòng)達(dá)林頓晶體管瞬間通過(guò)電流可放大而達(dá)到l~3A,足以應(yīng)付大多數(shù)的步進(jìn)電機(jī)。整理ppt17驅(qū)動(dòng)電流小于0.5A的小型步進(jìn)電機(jī),可以采用ULN2003之類的驅(qū)動(dòng)芯片。1.3步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路--驅(qū)動(dòng)芯片整理ppt18 1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?理解步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)，掌握步進(jìn)電機(jī)的控制方法（控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速、方向、前進(jìn)角度） 2.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 控制步進(jìn)電機(jī)快速前進(jìn)200步，降低速度再前進(jìn)50步，再次降低速度前進(jìn)5步，然后停止。停止一段時(shí)間后，控制步進(jìn)電機(jī)以相反的步調(diào)退回原地。 3.實(shí)驗(yàn)原理分析步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速由激磁信號(hào)的頻率來(lái)決定，步進(jìn)角的多少由激磁信號(hào)的個(gè)數(shù)來(lái)決定。1.4兩相步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)實(shí)驗(yàn)整理ppt194.實(shí)驗(yàn)參考程序/***************************************************************************控制步進(jìn)電機(jī)快速前進(jìn)200步,降低速度再前進(jìn)50步,再次降低速度前進(jìn)5步,然后停止。*停止一段時(shí)間后,控制步進(jìn)電機(jī)以相反的步調(diào)退回原地。*P2.21連接bjdj_A+、P2.17連接bjdj_A-、P2.19連接bjdj_B+、P1.22連接bjdj_B-**************************************************************************/int main(void){ uint32i; //設(shè)置步進(jìn)電機(jī)控制引腳都為GPIO功能,輸出 IO1DIR=IO1DIR|(1<<22); //P1.22為輸出 IO2DIR=IO2DIR|(1<<17)|(1<<19)|(1<<21); //P2.21,P2.17,P2.19為輸出 BJDJ_Run(0,1,200); //電機(jī)以最快速度正轉(zhuǎn)200個(gè)步距角 BJDJ_Run(0,2,50); //電機(jī)以中等速度正轉(zhuǎn)50個(gè)步距角 BJDJ_Run(0,3,5); //電機(jī)以最慢速度正轉(zhuǎn)5個(gè)步距角

for(i=0;i<50000;i++) ; //軟件延時(shí) BJDJ_Run(1,3,5); //電機(jī)以最慢速度反轉(zhuǎn)5個(gè)步距角 BJDJ_Run(1,2,50); //電機(jī)以中等速度反轉(zhuǎn)50個(gè)步距角 BJDJ_Run(1,1,200); //電機(jī)以最快速度反轉(zhuǎn)200個(gè)步距角}整理ppt20思考與練習(xí)1、電機(jī)是______的變換裝置，包括______電機(jī)和______電機(jī)。2、旋轉(zhuǎn)電機(jī)的可以分為______、______和______，其中能將電脈沖轉(zhuǎn)化成為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)是______。3、請(qǐng)畫出直流電機(jī)產(chǎn)生的力矩與通電電流的關(guān)系圖，以及轉(zhuǎn)速與所帶負(fù)載的關(guān)系圖。4、直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路分為______型和______型。請(qǐng)分別畫出這兩種類型的驅(qū)動(dòng)工作原理示意圖。5、PWM與PFM這兩種