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直流伺服電機(jī)分為直流有刷伺服電機(jī)和直流無刷伺服電機(jī)，本內(nèi)容咱們主要講解直流無刷伺服電機(jī)系統(tǒng)。
直流無刷伺服電機(jī)體積小，重量輕，出力大，響應(yīng)快，速度高，慣量小，轉(zhuǎn)動(dòng)平滑，力矩穩(wěn)定，電機(jī)功率有局限做不大。容易實(shí)現(xiàn)智能化，其電子換相方式靈活，可以方波換相或正弦波換相。電機(jī)免維護(hù)不存在碳刷損耗的情況，效率很高，運(yùn)行溫度低噪音小，電磁輻射很小，長(zhǎng)壽命，可用于各種環(huán)境。
直流伺服系統(tǒng)因具有轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小、啟動(dòng)電壓低、空載電流小、棄接觸式換向系統(tǒng)，大大提高電機(jī)轉(zhuǎn)速， 不存在電刷磨損情況，除轉(zhuǎn)速高之外，還具有壽命長(zhǎng)、噪音低、無電磁干擾等特點(diǎn)。所以對(duì)直流伺服電機(jī)進(jìn)行仿真研究是應(yīng)用的基礎(chǔ)。一、系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型就略過了，具體可以查閱相關(guān)論文。直流電機(jī)雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)（額定勵(lì)磁下忽略其對(duì)電樞回路的影響）是多環(huán)控制系統(tǒng)，由內(nèi)到外分別為電流環(huán)、速度環(huán)，其動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖如下圖：
直流電機(jī)雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖
設(shè)計(jì)時(shí)從內(nèi)環(huán)到外環(huán)，逐一設(shè)計(jì)，先設(shè)計(jì)好電流環(huán)調(diào)節(jié)器，在把電流環(huán)看成速度環(huán)的一個(gè)環(huán)節(jié)，再設(shè)計(jì)速度環(huán)調(diào)節(jié)器。電流環(huán)的作用是提高系統(tǒng)的響應(yīng)能力，抑制電網(wǎng)電壓的波動(dòng)，轉(zhuǎn)速環(huán)的作用是提高系統(tǒng)抗負(fù)載擾動(dòng)能力，抑制轉(zhuǎn)速的波動(dòng)。限于篇幅，電流調(diào)節(jié)器和速度調(diào)節(jié)器皆按照典型II型系統(tǒng)設(shè)計(jì)并給出設(shè)計(jì)步驟，典型1型系統(tǒng)設(shè)計(jì)及步驟省去。最后把它們進(jìn)行仿真對(duì)比。
二、系統(tǒng)仿真
直流伺服電機(jī)系統(tǒng)總體仿真
直流伺服電機(jī)系統(tǒng)電流環(huán)調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)圖
直流伺服電機(jī)系統(tǒng)轉(zhuǎn)速環(huán)調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)圖
直流伺服電機(jī)系統(tǒng)PWM變換器仿真模型
直流伺服電機(jī)系統(tǒng)在0.5s時(shí)改變占空比的仿真圖
直流伺服電機(jī)系統(tǒng)電流波形圖
直流伺服電機(jī)系統(tǒng)速度波形圖
0.2s后空載啟動(dòng)，給定額定轉(zhuǎn)速200rad/s，0.8s時(shí)突加9.8N.m的負(fù)載，1.2s后突減至4.8N.m。系統(tǒng)輸出電流和速度波形如上所示。
直流伺服電機(jī)系統(tǒng)電流波形（正反轉(zhuǎn)）
直流伺服電機(jī)系統(tǒng)電流波形（正反轉(zhuǎn)）
0.1s后空載啟動(dòng)，給定額定轉(zhuǎn)速200rad/s，0.6s后，給定額定轉(zhuǎn)速-200rad/s。系統(tǒng)輸出電流和速度波形如上所示。
直流伺服電機(jī)系統(tǒng)主要用于各類數(shù)字控制系統(tǒng)中的執(zhí)行機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)；需要精確控制恒定轉(zhuǎn)速或需要精確控制轉(zhuǎn)速變化曲線的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)。