MATLAB单片机数字伺服系统控制程序设计(3)
2.2 直流伺服电机的工作原理
2.2 直流伺服电机工作过程
对图2.1所示的直流伺服电机，如图中所示，A、B为电刷，1、2为换向片，ab、cd为载流导体，给电机电刷通一电流。如图2.2（a），有一直流电流从A流入，流经如图中所示的abcd，从B流出，依据电磁感性定理，ab、cd受到电磁力的作用，通过左手定律可以知道电磁力的方向，ab、cd受到的力构成了一个转动力矩，从而使转子按逆时针方向运动。如果转子运动到如图2.2（b）所表示的位置， A 和2接触，B 和1接触，直流电流从 A 流入，流经如图中所示的dcba，从B 流出。
此时同样可以运用左手定律来判断ab、cd受到电磁力的作用方向，可以得到转子在电磁力的作用下仍然按照逆时针方向转动，直流电机的工作原理即是如此 。
2.3 直流伺服电机的脉冲宽度调制技术控制原理
2.3.1 直流伺服电机接线构造图
图中 Ua——电枢电压（V）
Uf——励磁电压（V）
Te——电磁转矩（N*m）
To——空载转矩（N*m）
T2——机械负载转矩（N*m）
在励磁电压Uf恒定的情况下，为了对直流伺服电机进行调速，都是改变电机的电枢两端的电压从而进行调速。控制直流伺服电机旋转速度n的表达式为
通过上式可知，控制直流伺服电机的转速有如下3种方式：改变电枢电压、改变回路电阻、改变磁通量。对比上述3种调速方式，由于改变电枢电压方式具有恒转矩特性的大调速范围，所以在大部分场合都采用这种调速方法 。
脉冲宽度调制技术英文简称PWM控制，其原理是改变脉冲的占空比，从而进行电压调节，以此获得需要的输出电压值。对直流电机来说，加在电枢两端的电压为如图2.3.2所示的脉冲电压，可以从图中看出，保持T不变，改变t1、t2的长度，电压就会发生变化。
2.3.2 施加在电枢两端的脉冲电压
假设电机接全电压U的情况下，它的最大转速值为 ，令脉冲电压的占空比为D= /T，则施加在电枢两端的脉冲电压的平均值为
所以通过 、 的公式可知当占空比发生变化时，电枢电压就会取得不同的数值，获得不同的 ，实现转速的调节。所以脉冲宽度调制技术的原理就是改变电枢电压，从而改变电机的转速，实现控制。
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