【48812】电机闭环操控中的编码器二三事

  ，大致上对操控来进行分类有开环操控和闭环操控两种。开环操控的特点是体系的输出量不会对体系的操控效果发生影响。闭环操控是将输出量直接或直接反应到输入端构成闭环从而参加操控的操控方法。

  以往将变频电压施加于逆变器选用脉冲宽度调制的电机，能够很轻松地完成对电机的开环速度操控。在许多较低功用运用中，许多电机驱动器都选用开环速度操控，这不需求编码器。跟着电机向更高功率、更低能耗、更精准操控演化，编码器与电机越来越深地绑缚在一起。

  不运用编码器的开环操控，有几个显着的缺点。因为没有反应，电机能到达的速度精度很有限；因为不能优化电流操控，电机功率很难做得很高；有必要严厉约束瞬态呼应，不然电时机丢步。因而许多电机运用都不会再运用开环操控。比方曾经许多运用开环操控的步进电机，现在也能做闭环操控。

  闭环的电机操控通过进步电机和终端设备的运用功率，不只完成了进步了电机工作功用能改进要求苛刻运用的质量和同步功用，还能节约许多动力。整个闭环电机操控反应体系上功率级的功率逆变器、高功用方位检测以及电流/电压闭环反应相互配合，电机功用和功率得以进步。

  作为伺服体系中最要害的零部件之一，编码器一直以来扮演着能够决议伺服体系上限的重要人物。编码器通过盯梢旋转轴的速度和方位来供给闭环反应信号，其间光学和磁编码器技能运用都非常遍及。在通用伺服驱动器中，编码器用于丈量轴方位，依据编码器供给的数据从中可推导出驱动器转速。

  光学编码器由带有精密光刻槽的码道和码盘组成。当光穿过圆盘或从圆盘反射时，检测光的改变。光电二极管的模拟输出通过扩大和数字化处理后反应给操控器。磁编码器则是由安装在电机轴上的磁传感器，传感器供给正弦和余弦模拟输出，输出通过扩大和数字化处理用于操控。

  不论运用光电仍是磁编码来检测旋转或许直线位移，编码器都能够用增量式和肯定值式加以区别。二者的结构和输出信号彻底不同。归纳来说，增量信号不表明特定方位，只表明方位已更改，肯定信号既能表明方位的已更改也能供给肯定方位指示。

  不论是肯定仍是增量，都有几个很重要的功用目标。首要便是分辨率，编码器的分辨率是指电机轴旋转360°时能够区别的方位数量。现在最高分辨率的编码器需求用光学技能来完成，而中高分辨率编码器磁或光学都能够，中低分辨率编码器则运用旋变器或霍尔传感器，编码器分辨率越高越合适高精度的闭环操控。

  当然这是仅仅从编码器的视点来说判别其分辨率和不同精度闭环操控的对应联系。并没有结合其他操控硬件、算法等要素。现在有许多运用不适用光编码，也能完成很高精度的闭环操控。

  此外，编码器可拿来进行方位和速度反应，这两者参阅的编码器精度是不一样的。关于方位操控而言，需求着重于肯定精度，保证每一圈每一个方位输出的仅有信号与实践方位没有误差。而速度操控更依赖于差分精度。

  还有一个罕见提及的目标，叫可重复性，即编码器返回到同一指令方位的一致性。许多闭环操控运用，设备需求做许多重复的使命，在屡次重复后编码器会不可能会呈现误差也是一个很重要的目标。

  编码器的挑选仍是取决于运用场合和运动类型，在分辨率匹配的情况下针对方位操控、速度操控挑选正真合适的精度。现在的编码器尤其是磁编码芯片ASIC级全体解决方案和专用的感应芯片和解码芯片都匹配的非常好，为电机闭环操控供给了不少助力。