為了使直流力矩電機運行速度的控制精度降低擾動對系統(tǒng)輸出的影響，應盡可能地增加系統(tǒng)的開環(huán)放大倍數(shù)。但是隨著系統(tǒng)開環(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)的動態(tài)性能并提高系統(tǒng)的控制精度和穩(wěn)定性。

由波動力矩引起的速度波動量為：

由于系統(tǒng)力矩波動的影響，直流力矩電機的電樞電流會產(chǎn)生波動，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。系統(tǒng)電流環(huán)的帶寬應為速度環(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)后波動力矩引起的速度波動量為：

通過狀態(tài)觀測器設計，對系統(tǒng)的極點進行重新配置，也可以實現(xiàn)對系統(tǒng)力矩波動的抑制，將電樞電流和輸出的角速度作為狀態(tài)觀測器的狀態(tài)變量，輸入變量為控制電壓和力矩波動值，通過合理的參數(shù)設計，就可以很好的抑制輸出轉(zhuǎn)速的波動。直流力矩電機的數(shù)學模型為：

得出直流力矩電機的動態(tài)方程：

為了驗證上述三種方法對力矩波動的抑制效果，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)觀測器仿真模型，得出仿真結果，并且比較各種算法對直流力矩電機波動力矩的抑制效果。

將系統(tǒng)輸入信號設定為0.1°/s，力矩波動信號設定為0.01sin（0.89t）的正弦波信號，電機波動力矩引起的速度波動幅值為0.02°/s 。若采用速度閉環(huán)控制方法，力矩波動減少至0.0004°/s。若采用電流、速度雙閉環(huán)控制方法，其仿真結果減少至0.00028°/s。比較三種算法的仿真結果，可以得出電流、速度閉環(huán)控制方法對電機的力矩波動抑制效果最為明顯，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力矩波動。