§1.1 直流电机调速原理§1.1.1 直流电机电压调速原理图1.2为按电机惯例标定的直流电机稳定运行量各物理量的正方向由图可见电机的电枢电动势Ea的正方向与电枢电流Ia的方向相反，为反电动势；电磁转矩T的正方向与转速n的方向相同，是拖动转矩；轴上的机械负载转矩T2及空载转矩T0均与n相反，是制动转矩根据基尔霍夫第二定律，对图中的电枢回路列回路电压方程可得直流电动的电动势平衡方程式： U=Ea-Ia（Ra+Rc） （1.4）式1.4中，Ra为电枢回路电阻，电枢回路串联绕阻与电刷接触电阻的总和；Rc是外接在电枢回路中的调节电阻 由此可得到直流电机的转速公式为： n =Ua-IR/CeΦ （1.5） 由1.1式和1.2式得 n =Ea/Ce （1.6）由式子1.6可以看出，对于一个已经制造好的电机，当励磁电压和负载转矩恒定时，它的转速由电枢电压Ea决定，电枢电压越高，电机转速就越快，电枢电压降低到0V时，电机就停止转动；改变电枢电压的极性，电机就反转。
总之电机的调速可以通过控制电枢电压实现[8]图1-3 PWM调速原理§1.1.2 直流电机PWM调速原理所谓脉冲宽度调制是指用改变电机电枢电压接通与断开的时间的占空比来控制电机转速的方法，称为脉冲宽度调制(PWM)对于直流电机调速系统，使用FPGA进行调速是极为方便的其方法是通过改变电机电枢电压导通时间与通电时间的比值（即占空比）来控制电机速度PWM调速原理如图1-3所示在脉冲作用下，当电机通电时，速度增加；电机断电时，速度逐渐减少只要按一定规律改变通、断电时间，即可让电机转速得到控制设电机永远接通电源时，其转速最大为Vmax，设占空比为D=t1/T，则电机的平均速度为 Vd=Vmax•D （1.7）式中，Vd——电机的平均速度 Vmax——电机全通时的速度（最大） D=t1/T——占空比 平均速度Vd与占空比D的函数曲线，如图1.4所示图1-4 平均速度和占空比的关系由图1-4可以看出，Vd与占空比D并不是完全线性关系（图中实线），理想情况下，可以将其近似地看成线性关系（图中虚线）。
因此也就可以看成电机电枢电压Ua与占空比D成正比，改变占空比的大小即可控制电机的速度由以上叙述可知：电机的转速与电机电枢电压成比例，而电机电枢电压与控制波形的占空比成正比，因此电机的速度与占空比成比例，占空比越大，电机转得越快，当占空比α＝1时，电机转速最大。