伺服電機三環(huán)控制及其模型的建立仿真

摘 要：首先，文章將闡述三環(huán)控制和PID控制的內(nèi)容和特點，其次，根據(jù)實例總結(jié)一些經(jīng)驗方法，最后，利用Matlab對上述的系統(tǒng)進行建模和仿真，從而更好地了解這個自動控制系統(tǒng)。

關鍵詞：伺服;三環(huán)控制;仿真

一、 三環(huán)控制

伺服一般為三個環(huán)控制，所謂三環(huán)就是3個閉環(huán)負反饋PID調(diào)節(jié)系統(tǒng)，如圖1所示。

二、 MATLAB仿真

實際工作中，電機優(yōu)化或調(diào)試受到很多外界條件的制約，必須保證生產(chǎn)的進行，并且盲目的調(diào)整參數(shù)也有很大的風險，甚至損壞機械結(jié)構(gòu)，因此這里嘗試運用MATLAB軟件中的SIMULINK模塊來搭建一個簡單的三環(huán)控制系統(tǒng)，并引入響應的調(diào)節(jié)參數(shù)，利用其自帶的仿真功能模擬系統(tǒng)的響應，并且由于傳遞函數(shù)的應用，對于參數(shù)的設定也能起到一定的指導作用，由于時間比較倉促，本次搭建的系統(tǒng)并未考慮負載，并且只引入了幾個我們常見的參數(shù)，主要包括MD1120，MD1121，MD1407，MD1409，MD32200。

具體搭建完的系統(tǒng)模型如圖2所示。

利用以下程序?qū)ζ渲械母鱾€參數(shù)進行賦值：

篇幅有限，具體計算的過程在此省略，由于傳遞函數(shù)的引入，將大大縮短參數(shù)整定的時間。仿真調(diào)試過程具體如下。

1. 運行上述賦值程序，則具體參數(shù)被輸入到模型中。

2. 運行模型，進行線性分析。

3. 根據(jù)頻率響應曲線和單位階躍響應對參數(shù)進行微調(diào)，直至曲線穩(wěn)定，響應迅速，超調(diào)量控制在可控范圍內(nèi)。

三、 結(jié)語

伺服電機的三環(huán)控制是一個完整的自動控制過程，其中牽涉了很多參數(shù)，包括需要我們整定的參數(shù)和被控對象的特性參數(shù)，在平時的工作中我們接觸得更多的只是一些經(jīng)常需要微調(diào)的參數(shù)，眾多參數(shù)對系統(tǒng)產(chǎn)生的作用我們并不明確，而借助數(shù)學模型和MATLAB的仿真，我們可以更好地了解各個參數(shù)的作用和相互的影響，對實際工作起到一些指導作用，也幫助我們更加熟悉這個控制系統(tǒng)，但目前這個模型仍不完善，沒有加入負載的干擾和抑制尖峰的帶阻濾波器，這些在之后會慢慢完善。

作者簡介：

盛勇，南京高精齒輪集團有限公司。