直流伺服系统模型及其辨识

刘 琼

（太原理工大学 阳泉学院，山西阳泉045000）

1 直流伺服系统概述

1.1 直流伺服系统介绍

伺服系统又称为随动系统，是构成自动化体系的基本环节，是由若干元件和部件组成的具有功率放大作用的一种自动控制系统。伺服系统按组成系统元件的物理性质分为电气伺服系统、电气液压伺服系统和电气气动伺服系统。电气伺服系统又分为直流伺服系统和交流伺服系统，20世纪70年代直流伺服应用广泛，直流电动机调速范围宽，启动停止方便，转矩大，系统消耗能量小，且广泛应用于对控制性能要求比较高的伺服系统中［1］。

直流伺服系统包括位置环、速度环和电流环，结构图如图1所示。

图1 直流伺服系统结构图

直流伺服系统适用的功率范围很宽，包括从几十瓦到几十千瓦的控制对象。通常从提高系统效率的角度考虑，直流伺服系统多应用于功率在100W以上的控制对象。直流电动机的输出力矩与加于电枢的电流和由激磁电流产生的磁通有关。当磁通固定时，电枢电流越大，则电动机力矩越大。当电枢电流固定时，增大磁通量能使力矩增加；因此，通过改变激磁电流或电枢电流，可对直流电动机的力矩进行控制。对电枢电流进行控制时称电枢控制，这时控制电压加在电枢上。若对激磁电流进行控制，则将控制电压加在激磁绕组上，称为激磁控制［2］。

电枢控制时，反映直流电动机的力矩T与转速N之间关系的机械特性基本上呈线性特性如图2所示。……