直流电机试验台控制原理

    在直流电机试验台的驱动原理中，要想让电动机运转，首先要通过Hall-sensor检测到电动机转子的位置，然后按照定子绕线的方向，确定变换器中的功率晶体管（AH, BH, CH）和 AL、 BL、 CL （即下臂式功率晶体管），使得电流依次流过马达线圈，以顺（或反向）的方式流动，并与转子的磁体发生交互作用，从而实现电动机的顺/反方向的旋转。当马达转子转到Hall-sensor检测到另一组信号时，控制器会打开下一组电源晶体管，这样，循环马达可以沿着相同的方向旋转，直至控制器确定马达转子已经停止时，电源晶体管（或者仅打开下部分支的功率晶体管），如果马达转子反转，那么功率晶体管接通次序是相反的。

    基本上，功率晶体管的开法可以是： AH, BL, AH, CL, BH, AL, BH, AL, CH, AL, CH, AL, CH, BL, BH, BL，等等，但是，不能开成 AH, AL, BH, BL, CH, CL。另外，由于电子元件总是有一个开关的反应时间，因此，在断开和断开的过程中，必须考虑到部件的反应时间，否则，在上臂（或下臂）还没有完全合拢时，下臂（或上臂）就会短路，从而烧毁电源三极管。

    当马达开始旋转时，控制器将根据驱动装置设置的速度和加/减速率的指令（指令）与Hall-sensor信号改变的速度进行比较（或通过软件操 作），然后确定下一组（AH, BL或 AH, CL或 BH, CL，或者……），和接通时间的长度。如果速度不足，它就会变得更长，而超过它的速度，就会变得更短，这部分就交给 PWM了。PWM是决定电动机转速快慢的主要因素，而如何实现 PWM是实现更准确的速度控制的关键。

    高转速的速度控制必须考虑到系统的CLOCK 分辨率是否足以掌握处理软件指令的时间，另外对于hall-sensor信号变化的资料存取方式也影响到处理器效能与判定正确性、实时性。至于低转速的速度控制尤其是低速起动则因为回传的hall-sensor信号变化变得更慢，怎样撷取信号方式、处理时机以及根据电机特性适当配置控制参数值就显得非常重要。或者速度回传改变以encoder变化为参考，使信号分辨率增加以期得到更佳的控制。

    直流电机试验台能够运转顺畅而且响应良好，P.I.D.控制的恰当与否也无法忽视。之前提到直流无刷电机是闭回路控制，因此回授信号就等于是告诉控制部电机转速距离目标速度还差多少，这就是误差(Error)。知道了误差自然就要补偿，方式有传统的工程控制如P.I.D.控制。但控制的状态及环境其实是复杂多变的，若要控制的坚固耐用则要考虑的因素恐怕不是传统的工程控制能完全掌握，所以模糊控制、专家系统及神经网络也将被纳入成为智能型P.I.D.控制的重要理论。