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PWM波調速原理及循跡小車調速方法

一、PWM和佔空比的概念

①PWM:又稱脈衝寬度調製技術,是一種模擬控制方式,PWM波形如下所示。


②佔空比:指高電平在一個週期中所佔的比例。例如佔空比為50%即高電平佔整個週期時間的一半。

二、PWM定頻調速原理

在PWM調速系統中,一般可以採用定寬調頻、調寬調頻、定頻調寬3 種方法改變控制脈衝的佔空比,但是前兩種方法在調速時改變了控制脈寬的週期,從而引起控制脈衝頻率的改變,當該頻率與系統的固有頻率接近時將會引起振盪。為避免之,設計採用定頻調寬改變佔空比的方法來調節直流電動機電樞兩端電壓。

定頻調速是在脈衝波形的頻率不變的前提下(脈衝波形的週期不變),通過改變一個週期波形中高電平的時間從而改變波形的佔空比,從而改變平均電壓,調整電機的轉速。假定電機始終接通電源時,電機最大轉速為Vmax, 佔空比為D = t /T, 則電機的平均速度Vd =D*Vmax, 由公式可知,當改變佔空比D = t /T 時,就可以得到不同的電機平均速度Vd,從而達到調速的目的。如上圖所示,可調脈衝寬度指高電平的時間,恆定的脈衝週期是固定頻率。

三、PWM小車調速方法

對於微控制器小車直流電機的調速,我們可以通過定時器設定定時初值,在中斷服務函式中對佔空比進行調整,從而實現電機的轉速控制。舉個例子:


上圖中我們定義了一個PWM波形的週期為16ms,並把該脈衝波形分成32份(等同於32個高低電平構成一個週期波形),這樣每份電平的時間即為16ms/32 = 0.5ms。我們在定時器初始化時則定義初值為500(500us),對應有TH0 = (65536 - 500)/256,

TL0 = (65536 - 500)%256。我們定義一個變數count來計算定時器進入中斷服務函式的次數,比如我們中斷了10次,在這10次中斷中我們設定對應的使能埠為高電平,在中斷次數大於10小於32時定義為低電平,這樣我們就完成了一個週期等於16ms的PWM波形的定義,其佔空比為10/32,從而實現對電機轉速的控制。