如何確定直流電機(jī)驅(qū)動的PWM頻率——圓夢小車改進(jìn)中的個人感悟

在“圓夢小車強(qiáng)身健體啦”一文中，提到了新的電機(jī)在原來的驅(qū)動程序下不能正常工作之事，本文將詳述其中原委。

一、問題的來由

此問題在我第一次涉及直流電機(jī)驅(qū)動時就遇到了，可翻遍所有資料，都沒有給我一個完美的答復(fù)，因為我一直覺得應(yīng)該根據(jù)電機(jī)的特性來選擇PWM的頻率。

直流小電機(jī)的特性差別很大，一般遙控玩具的電機(jī)通常為1A以下，這是為了降低驅(qū)動電路的成本，通常使用8050、8550就可以驅(qū)動。

而遙控模型級別的電機(jī)不同，它們的目標(biāo)是速度，所以電機(jī)通常動輒10A，甚至幾十安都有，讀者可以去搜索一下模型用的電調(diào)（電子調(diào)速器，也是PWM控制模式），那些指標(biāo)都是50A、90A、130A等等，第一次我看了都“暈”！看看照片，哪個不是一堆MOS管并聯(lián)？所以價格也不菲，通常都成百上千。

一般用于工業(yè)控制的減速電機(jī)則不然，由于有很大的減速比，且電壓一般為12V，所以電流通常很小，在幾百毫安級別，正常工作只有幾十毫安，這是由于他們要求低功耗，增加可靠性。

而電機(jī)控制的PWM模式討論似乎針對第二類的較多。因為PWM控制對于遙控模型的重要程度較高。而遙控玩具一般不調(diào)速，H橋只是為了換向。工業(yè)控制由于減速后轉(zhuǎn)速已很低，不再迫切需要調(diào)速了，直接用通斷控制已能滿足大多數(shù)的要求。

似乎只是由于“機(jī)器人比賽”才將小電流直流電機(jī)的調(diào)速引入。由于比賽機(jī)器人的特殊性，產(chǎn)生了一種中間狀態(tài)的需求：

?它們不像遙控模型那樣追求速度，但想要類似于遙控模型的操控特性；

?它們不滿足于遙控玩具那種簡單的控制，卻要相當(dāng)于遙控玩具電機(jī)那樣的電流；

?因為機(jī)器人比賽不像賽車，窮其全力一搏，只求瞬間輝煌；它需要有一定時間去做一些蘊含智慧的活動，而不是四肢發(fā)達(dá)的“莽漢”，所以要有一定的“耐力”。

二、少而“模糊”的答案

在寫“尋跡小車FollowMe”一文時，我找了許多資料，但沒有找到一篇可以幫我釋疑解惑的。下面就是幾篇我所找到的文章摘錄：

1）有的這樣說：“PWM控制的基本電路與ON/OFF控制相同，電路構(gòu)成也很簡單，施加在電機(jī)上的PWM信號一般為幾千赫至幾十千赫”（摘自《機(jī)器人控制電子學(xué)》P76*1）。

2）有的這樣說：“PWM控制對頻率的要求一般不是太高。從50Hz到1000Hz的頻段，電機(jī)都可以正常工作。”（摘自《機(jī)器人探索——工程實踐指南》P129*2）

3）只有這篇描述的略詳細(xì)（摘自《機(jī)器人設(shè)計與控制》P183*3）：

此段文字提到了我所關(guān)注的問題：電機(jī)特性對PWM頻率的影響?？墒撬慕Y(jié)論和建議卻給我?guī)砹烁嗟睦Щ螅。醇t線所標(biāo)注的）

讀者可以對照一下，這三篇內(nèi)容就相互“沖突”的厲害，也許讀者認(rèn)為我是斷章取義，作者也許在前或后有先決條件，那可以幫我仔細(xì)看看原作，但愿能有所發(fā)現(xiàn)。

4）我以前文章中推薦過多次的《電動機(jī)的單片機(jī)控制》一書對直流電機(jī)驅(qū)動描述的相當(dāng)詳細(xì)，可唯獨沒有闡述如何確定PWM的頻率，只是留了一道思考題：

“4、PWM頻率如何選擇？”（摘自書中P149*4）。

郁悶！是否此問題簡單到不用描述了？！