直流電機用PID方法調(diào)速的原因

直流電機在應用中，除了恒速運行的產(chǎn)品外，像玩具汽車、電動牙刷、美容儀、大到工業(yè)設(shè)備都是需要對直流電機進行調(diào)速控制的，所以說調(diào)速是非常重要的。

在直流電機中，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應PWM不行嗎？

我們下面簡單講解下：PID是反饋環(huán)的調(diào)節(jié)機制，PWM是一種波形，假如設(shè)定直流電機一個轉(zhuǎn)速，PWM波形輸出后，檢測直流電機的實際轉(zhuǎn)速，如果速度低于了設(shè)定值，那就會加大占空比，高于設(shè)定值的話就會減小占空比。根據(jù)機械慣性，直流電機轉(zhuǎn)速變化會有時間差，對于不同轉(zhuǎn)速的誤差，占空比都是在變化的，直流電機轉(zhuǎn)速快，占空比就減小，轉(zhuǎn)速慢了占空比又會變大，直流電機在運轉(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。

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

所以說，直接輸入轉(zhuǎn)速用PWM精準控制是不現(xiàn)實的，PWM控制的是直流電機的電流，電流決定了直流電機的扭矩，也就是輸出力，假設(shè)直流電機負載1公斤，轉(zhuǎn)速3000轉(zhuǎn)，那么負載2公斤還需要保持3000轉(zhuǎn)的速度，電流就會增加了。

直流電機

直接控制還有一個問題是，假如負載是靜止的，現(xiàn)在需要達到3000轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速，電流是0.5A，那么直流電機需要一段時間都會到3000轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速，PID控制速度調(diào)節(jié)開始電流會很大，會讓直流電機快速的加速，等速度穩(wěn)定下來再穩(wěn)定電流在0.5A，所以PID在直流電機控制中，實時響應非常好。

直流電機曲線圖

所以現(xiàn)在的工業(yè)直流電機控制采用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)過驗證的控制算法（微型直流電機只需要控制電壓的輸出即可控制轉(zhuǎn)速，非常的簡單）。