直流電機(jī)用PID方法調(diào)速的原因

直流電機(jī)在應(yīng)用中，除了恒速運(yùn)行的產(chǎn)品外，像玩具汽車、電動(dòng)牙刷、美容儀、大到工業(yè)設(shè)備都是需要對(duì)直流電機(jī)進(jìn)行調(diào)速控制的，所以說調(diào)速是非常重要的。

在直流電機(jī)中，采用的是PID方法調(diào)速，有的人可能在想：我直接輸入輸出速度對(duì)應(yīng)PWM不行嗎？

我們下面簡(jiǎn)單講解下：PID是反饋環(huán)的調(diào)節(jié)機(jī)制，PWM是一種波形，假如設(shè)定直流電機(jī)一個(gè)轉(zhuǎn)速，PWM波形輸出后，檢測(cè)直流電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速，如果速度低于了設(shè)定值，那就會(huì)加大占空比，高于設(shè)定值的話就會(huì)減小占空比。根據(jù)機(jī)械慣性，直流電機(jī)轉(zhuǎn)速變化會(huì)有時(shí)間差，對(duì)于不同轉(zhuǎn)速的誤差，占空比都是在變化的，直流電機(jī)轉(zhuǎn)速快，占空比就減小，轉(zhuǎn)速慢了占空比又會(huì)變大，直流電機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)中是不能一直來回變大變小，而在控制理論中的PID調(diào)節(jié)就是解決這種問題的。

直流電機(jī)轉(zhuǎn)速有誤差，把實(shí)測(cè)轉(zhuǎn)速輸入和設(shè)定比較的差值用PID運(yùn)算輸出控制電流，那么增減轉(zhuǎn)速就可以實(shí)現(xiàn)精確控制了（注：PID控制和直流電機(jī)或者交流電機(jī)沒有直接關(guān)系，PID只是一種控制方法）。

所以說，直接輸入轉(zhuǎn)速用PWM精準(zhǔn)控制是不現(xiàn)實(shí)的，PWM控制的是直流電機(jī)的電流，電流決定了直流電機(jī)的扭矩，也就是輸出力，假設(shè)直流電機(jī)負(fù)載1公斤，轉(zhuǎn)速3000轉(zhuǎn)，那么負(fù)載2公斤還需要保持3000轉(zhuǎn)的速度，電流就會(huì)增加了。

直流電機(jī)

直接控制還有一個(gè)問題是，假如負(fù)載是靜止的，現(xiàn)在需要達(dá)到3000轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速，電流是0.5A，那么直流電機(jī)需要一段時(shí)間都會(huì)到3000轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速，PID控制速度調(diào)節(jié)開始電流會(huì)很大，會(huì)讓直流電機(jī)快速的加速，等速度穩(wěn)定下來再穩(wěn)定電流在0.5A，所以PID在直流電機(jī)控制中，實(shí)時(shí)響應(yīng)非常好。

直流電機(jī)曲線圖

所以現(xiàn)在的工業(yè)直流電機(jī)控制采用PID，先控制速度，最后再控制電流，這也是目前成本比較低經(jīng)過驗(yàn)證的控制算法（微型直流電機(jī)只需要控制電壓的輸出即可控制轉(zhuǎn)速，非常的簡(jiǎn)單）。