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?直流电机:为何直流电机要用PID调速?


?直流电机在应用中,除了恒速运行的产品外,像玩具汽车、电动牙刷、美容仪、大到工业设备都是需要对直流电机进行调速控制的,所以说调速是非常重要的。


在直流电机中,采用的是PID方法调速,有的人可能在想:我直接输入输出速度对应PWM不行吗?


大家下面在简单讲解下:PID是反馈环的调节机制,PWM是一种波形,假如设定直流电机一个转速,PWM波形输出后,检测直流电机的实际转速,如果速度低于了设定值,那就会加大占空比,高于设定值的话就会减小占空比。根据机械惯性,直流电机转速变化会有时间差,对于不同转速的误差,占空比都是在变化的,直流电机转速快,占空比就减小,转速慢了占空比又会变大,直流电机在运转中是不能一直来回变大变小,而在控制理论中的PID调节就是解决这种问题的。


直流电机转速有误差,把实测转速输入和设定比较的差值用PID运算输出控制电流,那么增减转速就可以实现精确控制了(注:PID控制和直流电机或者交流电机没有直接关系,PID只是一种控制方法)。


所以说,直接输入转速用PWM精准控制是不现实的,PWM控制的是直流电机的电流,电流决定了直流电机的扭矩,也就是输出力,假设直流电机负载1公斤,转速3000转,那么负载2公斤还需要保持3000转的速度,电流就会增加了。


直流电机 


直接控制还有一个问题是,假如负载是静止的,现在需要达到3000转的转速,电流是0.5A,那么直流电机需要一段时间都会到3000转的转速,PID控制速度调节开始电流会很大,会让直流电机快速的加速,等速度稳定下来再稳定电流在0.5A,所以PID在直流电机控制中,实时响应非常好。


直流电机曲线图


所以现在的工业直流电机控制采用PID,先控制速度,最后再控制电流,这也是目前成本比较低经过验证的控制算法(微型直流电机只需要控制电压的输出即可控制转速,非常的简单)。

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