目录。直流电机原理 (3)
ex10.1、直流电机调速 (5)
直流电机原理。
直流电动机具有良好的起、制动性能，宜于在大范围内平滑调速，在许多需要调速或快速正反向的电力拖动领域中得到了广泛的应用。近年来，高性能交流调速技术发展很快，交流调速系统有逐步取代直流调速系统的趋势。然而，直流拖动控制系统毕竟在理论上和实践上都比较成熟，而且从控制的角度来看，它又是交流拖动控制系统的基础。
因此，应该首先很好地掌握直流拖动控制系统。
从生产机械要求控制的物理量来看，电力拖动自动控制系统有调速系统、位置随动系统(伺服系统)、张力控制系统、多电机同步控制系统等多种类型，各种系统往往都是通过控制转速来实现的，因此调速系统是最基本的电力拖动控制系统。
直流电机的物理模型图。
图中，固定部分有磁铁，这里称作主磁极；固定部分还有电刷。转动部分有环形铁心和绕在环形铁心上的绕组。(其中2个小圆圈是为了方便表示该位置上的导体电势或电流的方向而设置的)。
上图表示一台最简单的两极直流电机模型，它的固定部分（定子）上，装设了一对直流励磁的静止的主磁极n和s，在旋转部分**子）上装设电枢铁心。定子与转子之间有一气隙。在电枢铁心上放置了由a和x两根导体连成的电枢线圈，线圈的首端和末端分别连到两个圆弧形的铜片上，此铜片称为换向片。
换向片之间互相绝缘，由换向片构成的整体称为换向器。换向器固定在转轴上，换向片与转轴之间亦互相绝缘。在换向片上放置着一对固定不动的电刷b1和b2，当电枢旋转时，电枢线圈通过换向片和电刷与外电路接通。
当给电刷加一直流电压，绕组线圈中就有电流流过，由电磁力定律可知导体会受到电磁力作用。导体处于n极下与电刷a接触电流向里流，产生电磁力矩为逆时针；导体处于s极下与电刷b接触电流向外流，产生电磁力矩仍为逆时针。转子在该电磁力矩作用下开始旋转。
直流电动机转速和其它参量之间的稳态关系可用表示为：
n=(u-ir)/kφ
式中 n—转速（r/min）;
u—电枢电压（v）；
i—电枢电流（a）；
r—电枢回路总电阻（ω）
—励磁磁通（wb）；
k—由电机结构决定的电动势常数。
由式可以看出，调节电动机的转速有三种方法：
1）调节电枢供电电压。
2）减弱励磁磁通。
3）改变电枢回路电阻。
对于要求在一定范围内无级平滑调速的系统来说，以调节电枢供电电压的方式为最好。改变电阻只能实现有级调速；减弱磁通虽然能够平滑调速，但调速范围不大，往往只是配合调压方案，在基速（额定转速）以上作小范围的弱磁升速。因此，自动控制的直流调速系统往往以变压调速为主。
我们常提到的pwm控制也就是用来调节电压波形的常用方法，这里我们也就是用pwm控制来进行电机转速调节的。通过单片机输出一定频率的方波，方波的占空比大小绝对平均电压的大小，也决定了电机的转速大小。
pwm调制原理。
脉冲宽度调节（pwm）是英文pulse width modulation的缩写，简称脉宽调制。它是利用微控制器输出的数字信号来控制模拟电路的on或off，广泛应用于测量，通信，功率控制与变换等许多领域。
pwm信号只有两种状态，高电平和低电平，对于一个给定的周期来说，高电平所占的时间和总的一个周期时间之比叫做占空比，电机的速度与施加的平均电压成正比，输出转矩则与电流成正比。直流电机高效运行的最常见方法是施加一个 pwm（脉宽调制）方波，其通-断比率对应于所需速度。即直流电机的转速正比于在一个周期内pwm的电压有效值。
电机起到一个低通滤波器作用，将 pwm 信号转换为有效直流电平。pwm 驱动信号很常用，因为使用微处理器的控制器很容易产生 pwm 信号。虽然用精确的脉冲宽度可以调节电机的速度，实际应用中的 pwm 频率却是可变的。
驱动器由功率电子器件和集成电路等构成，其功能是：接受电动机的启动、停止、制动信号，以控制电动机的启动、停止和制动；接受位置传感器信号和正反转信号，用来控制逆变桥各功率管的通断，产生连续转矩；接受速度指令和速度反馈信号，用来控制和调整转速；提供保护和显示等等。
ex10.1、直流电机调速。
实验源程序：
中断服务子程序。
void interrupt isr(void)
gie=0; /关总中断。
if(tmr1if==1)
tmr1h=0xfc; /中断一次对tmr1写入一个调整值。
tmr1l=0x26;
tmr1if=0; /清timer1中断标志。
if(num==speed)dcout=0;//如果进入中断speed次时，dcout置低，占空比=speed/20,speed越大，则转速越快。
num++;次数加1
if(num==20) /满20次为一周期，即t=20次*1ms=20ms
num=0; /重置num为0,开始下一周期。
dcout=1; /dcout置高。
gie=1; /开总中断。
/io初始化操作。
void io_init(void)
trisd=0x00; /rd设置为输出。
portd=0xff; /初始化为高。
trisa=0xfc; /设置ra0与ra1输出。
porta=0xff; /设置ra0与ra1初始化数据为高电平。
trisc=0x00; /rc设置为输出。
portc=0xff; /初始化为高。
trisb=0x00; /rb设置为输出。
portb=0xff; /初始化为高。
数码管显示函数。
smg_show(uchar n)
uchar i;
for(i=0;i<50;i++)
/显示十位。
dataport=0xbf; /0xbf=1011 1111,即选通十位。
le1=1; /锁存位。
le1=0; /断开锁存，位选573的q7~q0仍保持。
dataport=dis[n/10]; dis[n/10]为0~9的编码。
le2=1; /锁存段码。
le2=0; /断开锁存，段选573的q7~q0仍保持。
delay(1); 延时保持一下，延时过大会闪动，延时过小会有重影。
dataport=0x00;le2=1;le2=0;//清除p1口数据，以免造重影。
/显示个位。
dataport=0x7f; /0xbf=0111 1111,即选通个位。
le1=1; /锁存位。
le1=0; /断开锁存，位选573的q7~q0仍保持。
dataport=dis[n%10]; 0~9的编码。
le2=1; /锁存段码。
le2=0; /断开锁存，段选573的q7~q0仍保持。
delay(1); 延时保持一下，延时过大会闪动，延时过小会有重影。
dataport=0x00;le2=1;le2=0;//清除p1口数据，以免造重影。
/主函数。main()
_config(xt&wdtdis&lvpdis);/配置，设置为晶振xt方式振荡，**门狗，禁低电压编程io_init();io初始化。
timer1_init();定时器a初始化。
speed=5; /初始化转速，占空比=speed/20=1/4
while(1) /死循环，等待定时器中断。
if(s20==0) /按键扫描，判断加速键是否按下。
delay(500); 延时消抖。
if(speed<20)speed++;else speed=0; /转速加1
s20=1; /io上拉。
if(s18==0) /按键扫描，判断减速键是否按下。
delay(500); 延时消抖。
if(speed>0)speed--;else speed=20; /转速减1
s18=1; /io上拉。
smg_show(speed); 数码管最低两位显示转速。
实验现象：通过按键s20和s18分别控制直流电机速度加与减，数码管显示速度等级。
扩展实验：自己动手通过红外对管将电机转速测出来。
第三章直流电机的工作原理及特性
输出转矩 tn 9.55pn nn 9.55 7500 1500 47.75n m 3.7 一台他励直流发电机 pn 15kw，u n 230v，i n 65.3a，n n 2850r min，ra 0.25 其空载特性为 今需在额定电流下得到150v 和220 v的端电压，问其励磁电流分别应为多少...
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