伺服电机三环控制及其模型的建立仿真

摘 要：首先，文章将阐述三环控制和PID控制的内容和特点，其次，根据实例总结一些经验方法，最后，利用Matlab对上述的系统进行建模和仿真，从而更好地了解这个自动控制系统。

关键词：伺服;三环控制;仿真

一、 三环控制

伺服一般为三个环控制，所谓三环就是3个闭环负反馈PID调节系统，如图1所示。

二、 MATLAB仿真

实际工作中，电机优化或调试受到很多外界条件的制约，必须保证生产的进行，并且盲目的调整参数也有很大的风险，甚至损坏机械结构，因此这里尝试运用MATLAB软件中的SIMULINK模块来搭建一个简单的三环控制系统，并引入响应的调节参数，利用其自带的仿真功能模拟系统的响应，并且由于传递函数的应用，对于参数的设定也能起到一定的指导作用，由于时间比较仓促，本次搭建的系统并未考虑负载，并且只引入了几个我们常见的参数，主要包括MD1120，MD1121，MD1407，MD1409，MD32200。

具体搭建完的系统模型如图2所示。

利用以下程序对其中的各个参数进行赋值：

篇幅有限，具体计算的过程在此省略，由于传递函数的引入，将大大缩短参数整定的时间。仿真调试过程具体如下。

1. 运行上述赋值程序，则具体参数被输入到模型中。

2. 运行模型，进行线性分析。

3. 根据频率响应曲线和单位阶跃响应对参数进行微调，直至曲线稳定，响应迅速，超调量控制在可控范围内。

三、 结语

伺服电机的三环控制是一个完整的自动控制过程，其中牵涉了很多参数，包括需要我们整定的参数和被控对象的特性参数，在平时的工作中我们接触得更多的只是一些经常需要微调的参数，众多参数对系统产生的作用我们并不明确，而借助数学模型和MATLAB的仿真，我们可以更好地了解各个参数的作用和相互的影响，对实际工作起到一些指导作用，也帮助我们更加熟悉这个控制系统，但目前这个模型仍不完善，没有加入负载的干扰和抑制尖峰的帶阻滤波器，这些在之后会慢慢完善。

作者简介：

盛勇，南京高精齿轮集团有限公司。