直流伺服電機具有響應快
、低速平穩性好、調速範圍寬等特點

，因而常常用於實現精密調速和位置控製的隨動係統中，在工業、國防和民用等領域內得到廣泛應用
，特別是在火炮穩定係統
、艦載平台、雷達天線、機器人控製等場合。盡管交流伺服電機的發展相當迅速，但在這些領域內還難以取代直流伺服電機。

傳統的直流調速係統包含2個反饋環路，即速度環和電流環，采用測速機、電流傳感器(霍爾器件)及模擬電子線路實現速度的閉環控製。現代數字直流伺服控製則采用高速數字信號處理器(DSP)，直接對速度和電流信號進行采樣，通過軟件實現數字比較、數字調節運算(數字濾波)、數字脈寬調製等各種功能，從而實現對速度的精確控製。二者相比，模擬調速係統結構簡單、成本低、可靠性高
，但調試較複雜，因為其電路參數的修改往往需要硬件上的改動

；而數字調速係統結構複雜
、成本高
，但是調速精度很高
、調試過程也較容易
，調速係統的性能可以由軟件進行控製。

模擬直流調速係統的組成和工作原理

模擬調速係統一般是由2個閉環構成的
，既速度閉環和電流閉環，為使二者能夠相互協調、發揮作用，在係統中設置了2個調節器
，分別調節轉速和電流。2個反饋閉環在結構上采用一環套一環的嵌套結構
，這就是所謂的雙閉環調速係統

，他具有動態響應快、抗幹擾能力強等優點

，因而得到廣泛地應用。圖1是係統的結構框圖，其中ASR
，ACR分別是速度和電流調節器
，通常是由模擬運放構成PI或PID電路；信號調理主要是對反饋信號進行濾波
、放大。考慮到直流電機的數學模型
，模擬調速係統動態傳遞函數關係如圖2所示。

以速度調節器ASR為例，其線路原理如圖3(a)所示，其中Zin(S)表示輸入網絡的複數阻抗
，Zf(S)表示反饋網絡的複數阻抗。

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這樣：

即調節器的傳遞函數等於反饋網絡與輸入網絡複數阻抗之比。所以
，改變Zf(S)和Zin(S)，就可以獲得所需要的傳遞函數
，以滿足係統動態校正的需要。圖3(b)所示的PI調節器
，其動態結構如圖4所示。

其中：

在模擬調速係統的調試過程中，因電機的參數或負載的機械特性與理論值有較大差異，往往需要頻繁更換R
，C等(deng)元(yuan)件(jian)來(lai)改(gai)變(bian)電(dian)路(lu)參(can)數(shu)
，以(yi)獲(huo)得(de)預(yu)期(qi)的(de)動(dong)態(tai)性(xing)能(neng)指(zhi)標(biao)，這(zhe)樣(yang)做(zuo)起(qi)來(lai)非(fei)常(chang)麻(ma)煩(fan)，如(ru)果(guo)采(cai)用(yong)可(ke)編(bian)程(cheng)模(mo)擬(ni)器(qi)件(jian)構(gou)成(cheng)調(tiao)節(jie)器(qi)電(dian)路(lu)，係(xi)統(tong)參(can)數(shu)如(ru)增(zeng)益(yi)、帶寬甚至電路結構都可以通過軟件進行修改，調試起來就非常方便了。下麵以圖3所示PI調節器為例
，說明如何應用可編程模擬器件-ispQAC10實現模擬調節器電路。

實現方法

ispPAC10簡介

ispPAC10是Lattice公司生產的一種在係統可編程模擬器件，采用非易失性E2CMOS工藝，其內部的模擬部件塊“PACblocks”無需外接電阻、電容等元件，便可代替傳統的模擬電路
，如運算放大器
、濾波器等；通過軟件編程
，可實現電路的設計和修改，極大地縮短了開發、調試周期，具有很高的性能價格比。Lattice公司為開發ispPAC10而提供的集成軟件包PACDesigner功能強大

、易學易用，可以在網上下載。ispPAC10內部包含4個模擬部件塊-內部結構如圖5所示。

PACblock電路原理圖如圖6(a)所示，圖6(b)是PAC-Designer軟件包中PACblock的表示。

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其傳遞函數關係如下：



這樣，式(3)還可以寫成如下形式：



通過式(4)、式(5)以及圖6(b)，可以看出PACblock模塊具有比例
、求和、積分

、濾波等基本運算功能，而1片ispPAC10包含4個PACblock模塊，每個模塊都有2組差動輸入
、1路差動輸出。

將這4部分適當地連接，便可形成較複雜的模擬電路。

ispPAC10實現調節器電路

以圖(3)所示具體電路為例
，設R0=10 kΩ
，C0=0.15μF
，Rf=40 kΩ

，Cf=0.5μF，其傳遞函數如圖7所示。

為了用ispPAC10實現上述結構，需將其變成圖8所示的形式。

現在可以用ispPAC10直接實現上述調節器
，具體電路如圖9所示，其中運放的增益

、電容的取值是通過軟件PAC-Designer設定的。