随着先进自动化技术的发展,特别是在控制精度要求高的智能系统中,直流电机作为执行元件被广泛的应用,而双闭环调速系统是直流电机驱动系统的典型方案。直流电机双闭环调速系统存在包括饱和非线性在内的非线性环节,这种带非线性环节的闭环系统建模问题一直是重要的研究方向,也是理论上的研究热点和难点。目前,直流电机双闭环调速系统模型主要有理想模型、二阶线性模型以及在不考虑负载扰动或恒负载情况下的非线性模型等。由于存在闭环内部饱和非线性,理想模型、二阶线性模型和实际系统的动态响应有很大差异;而不考虑负载扰动或恒负载又与电机系统实际运行条件大相径庭;此外,一些文献所提出模型由于相当复杂,只在仿真上进行了验证,缺乏在实际系统上实验结果的支持。针对上述问题,本文主要进行了如下研究工作:①对负载变化情况下的直流电机双闭环调速系统机理进行深入研究,将惯量负载的扰动纳入直流电机双闭环调速系统(DLDMCS),分析了负载转动惯量与饱和非线性的线性域宽度λ的关系,得到了系统的机理模型。通过分析实际系统运行的动态特征,运用“类等效”的特征建模方法对机理模型进行了简化,建立了包括惯量负载在内并考虑了反电动势渐进扰动的直流电机双闭环调速系统的非线性状态空间模型,且对模型的稳定性做了分析。②提出了变负载下直流电机双闭环调速系统的非线性状态空间模型的参数辨识方法,该方法将直流电机双闭环调速系统及其负载作为一个整体,利用改进的遗传算法对所建立的变负载直流电机双闭环调速系统模型的参数进行了辨识。③分析了不同类型负载的机械特性,研制了专门用于研究变负载直流电机实验测试平台,该平台通过恒转动惯量形成变转矩负载,由直流电机及编码器单元、行星齿轮箱单元、TMS320x2812 DSP单元、伺服驱动单元、接口单元和速度检测单元等部分组成。利用该平台验证了提出的变负载直流电机双闭环调速系统的非线性状态空间模型及其参数辨识方法的有效性。通过以上研究工作,本文提出了变负载直流电机双闭环调速系统的非线性状态空间模型和模型参数的一体化辨识方法,通过实际实验系统验证了方法的实用性和有效性。