為了使直流力矩電機(jī)運(yùn)行速度的控制精度降低擾動(dòng)對(duì)系統(tǒng)輸出的影響，應(yīng)盡可能地增加系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)。但是隨著系統(tǒng)開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)的提高，系統(tǒng)的穩(wěn)定性受到影響，為了提高系統(tǒng)的控制精度和魯棒性，在前向通路中串聯(lián)速度調(diào)節(jié)器（采用二階超前滯后算法）以改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能并提高系統(tǒng)的控制精度和穩(wěn)定性。

由波動(dòng)力矩引起的速度波動(dòng)量為：

由于系統(tǒng)力矩波動(dòng)的影響，直流力矩電機(jī)的電樞電流會(huì)產(chǎn)生波動(dòng)，在速度環(huán)中加入電流環(huán)增加系統(tǒng)的阻尼以抑制電樞電流的波動(dòng)。系統(tǒng)電流環(huán)的帶寬應(yīng)為速度環(huán)帶寬的5-10倍，這樣電流內(nèi)環(huán)才能起到快速調(diào)節(jié)電流的作用，改善速度輸出的平穩(wěn)性。電流、速度閉環(huán)控制系統(tǒng)的模型如圖1所示。

由引入電流環(huán)后波動(dòng)力矩引起的速度波動(dòng)量為：

通過(guò)狀態(tài)觀測(cè)器設(shè)計(jì)，對(duì)系統(tǒng)的極點(diǎn)進(jìn)行重新配置，也可以實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)力矩波動(dòng)的抑制，將電樞電流和輸出的角速度作為狀態(tài)觀測(cè)器的狀態(tài)變量，輸入變量為控制電壓和力矩波動(dòng)值，通過(guò)合理的參數(shù)設(shè)計(jì)，就可以很好的抑制輸出轉(zhuǎn)速的波動(dòng)。直流力矩電機(jī)的數(shù)學(xué)模型為：

得出直流力矩電機(jī)的動(dòng)態(tài)方程：

為了驗(yàn)證上述三種方法對(duì)力矩波動(dòng)的抑制效果，分別建立速度閉環(huán)仿真模型，電流、速度雙閉環(huán)仿真模型和狀態(tài)觀測(cè)器仿真模型，得出仿真結(jié)果，并且比較各種算法對(duì)直流力矩電機(jī)波動(dòng)力矩的抑制效果。

將系統(tǒng)輸入信號(hào)設(shè)定為0.1°/s，力矩波動(dòng)信號(hào)設(shè)定為0.01sin（0.89t）的正弦波信號(hào)，電機(jī)波動(dòng)力矩引起的速度波動(dòng)幅值為0.02°/s 。若采用速度閉環(huán)控制方法，力矩波動(dòng)減少至0.0004°/s。若采用電流、速度雙閉環(huán)控制方法，其仿真結(jié)果減少至0.00028°/s。比較三種算法的仿真結(jié)果，可以得出電流、速度閉環(huán)控制方法對(duì)電機(jī)的力矩波動(dòng)抑制效果最為明顯，能夠提高系統(tǒng)的低速穩(wěn)定精度，有效抑制直流力矩電機(jī)力矩波動(dòng)。