直流伺服电机作为电机家庭中的一员的历史由来已久，发展到现在，已是较为成熟的动作元件，作用是运行自动装置。其最大优点是可以实行方便的控制，只要输入控制信号，伺服电机就可以运行了。且其转速大小正比于控制电压的大小，去掉控制电压后，伺服电机就立即停止转动，伺服电机的应用甚广，几乎所有的自动控制系统都需要用到它[3]。在家用电器中，例如录相机、激光唱机等家电产品都是不可或缺的重要成员。我们国家是一个制造业的大国，为了提升我国的制造业技术水平，将我国发展成为制造业强国,必须重点研究各类重要生产装备，尤其是伺服控制技术的应用及开发[2]。

1.1  直流电机伺服控制的研究背景

在众多支柱性产业部门，如交通、农业、制造业、航空航天等部门中，自动控制原理已经得到了充分的运用，极大的提高了社会劳动生产率，改善人们的劳动条件，丰富和提高了人们生活的幸福指数。

无论是什么样的控制器，机械式的也好，或者模拟式、数字式的控制器，轮机自动化中都普遍采用PID控制算法。可以说，控制过程动态性能的好坏是由PID控制参数整定的优劣来决定的。

随着计算机深入到老百姓的日常生活中，各种软件工具不断发展，MATLAB作为一个巨人级的软件而深受人们的广泛好评。结合MATLAB分析系统的动态性能，已经成为未来发展的必然趋势。我们知道，MATLAB是一个适用于科学计算和工程的专业数学软件系统，历经多年发展，已经是科学与工程领域应用最广的软件工具。MATLAB软件具有以下几个特点：丰富的程序工具箱；编程环境简单；数值计算功能强大；数据可视化功能强；可扩展性能强[25]等等。而Simulink是MATLAB下用于建立系统框图和仿真的系统环境。Simulink仿真环境的有很多优点，如：框图搭建方便、仿真参数可以随时修改、完全实现了可视化编程。文献综述

使用计算机仿真来整定PID控制参数的传统方法要用到大量的控制理论和计算机编程等方面的知识[5]，比较抽象，不容易被轮机员所掌握，可视化编程应运而生。传统上复杂的代码和程序变得可有可无，不仅如此，由于可视化的实时性，我们不用再等待漫长的计算机识别时间，更能随时调整不合理之处。多快好省的为解决这方面的难题提供了简洁的方法。这样就在很大程度上提高了工作效率。

1.2  国内外的研究现状

1.3  伺服控制系统的发展趋势

1.4  本文主要工作及内容安排

针对上述直流电机的伺服控制问题及其主要的研究内容，本文在传统PID控制、智能伺服控制，包括分区PID控制和模糊PID控制三个方面作了较为深入的探讨，论文的主要内容及结构安排是这样的：

第一章对直流电机伺服系统控制问题的起源与发展进行了简要的回顾，对一些重要的专业名词进行了必要的解释说明，综述了直流电机伺服系统控制问题主要的研究内容和其发展的大致方向。

第二章对直流电机系统做了详细的介绍说明，并阐述了一般直流电机系统的工作原理。直流伺服电机的物理模型和数学模型都是在此基础上搭建起来的，同时确定了模型的基本参数，利用基本电路原理推导出所有的基本方程和传递函数。

第三章简要介绍了几种常见的伺服控制方式及其基本原理，他们是直流伺服电机系统设计的基础，起着不可或缺的作用。

第四章以传统的PID控制器系统为研究对象，研究了传统PID控制器的设计问题。本章中，基于一般PID控制器设计理论，阐明了伺服控制器的基本原理，并利用该原理推导出通用的设计规律，即微分方程和其传递函数，系统说明传统PID对以后的各种控制器的生产发明所做的的不可磨灭的性贡献。