直流力矩电机驱动的高精度位置随动系统设计与仿真

本文研究了一种基于直流力矩电动机的高精度位置随动系统实现方案，针对传统的系统中可能存在减速装置复杂、结构庞大、精度受限和易于产生自激振荡的问题，该方案旨在通过创新设计来提高系统的精度和性能。系统采用了位置、转速和电流三环控制架构，其中电流调节器和转速调节器采用PI控制器，而位置调节器则选用简单的比例控制器，这样既实现了精确的位置控制，又降低了控制复杂性。 作者们，如李小斌、吴宏岐、袁战军以及王瑾，来自不同的教育机构——宝鸡文理学院电子电气工程系、陕西国际商贸学院电子系和陕西工业职业技术学院信息工程学院，他们共同探讨了这个技术挑战。在系统设计过程中，他们应用了工程设计的方法来确定各个调节器的参数，这包括对PID参数的调整以优化系统响应。 文章的核心内容是系统实现的详细步骤，包括硬件和软件设计。系统仿真是在MATLAB/Simulink环境下完成的，以验证其性能。实验结果显示，当系统面对阶跃输入（1°和180°）时，能保持极低的超调量和稳态误差，证明了其高精度特性。在连续信号测试中，系统能准确地跟随输入，频率为1Hz的5°正弦信号输入下，输出与输入完全一致，显示出良好的跟随性能。 本文的关键技术亮点包括直流力矩电机的选择，因为它提供了所需的扭矩和稳定性，以及PWM功率放大器的应用，确保了电机驱动的高效性和准确性。此外，通过仿真验证的结果，表明该系统不仅具有高定位精度，而且在实际应用中具有很好的跟随能力，达到了设计预期。 这篇文章对于那些关注高精度位置控制系统设计的工程师和技术人员来说，提供了一个实用且高性能的参考案例，展示了如何利用直流力矩电机和现代控制理论来构建一个能满足严格要求的随动系统。