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电机闭环控制中的编码器二三事_编码器_闭环

雨夜梧桐 2024-11-15 02:20:38 0

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以往将变频电压施加于逆变器采取脉冲宽度调制的电机,可以很轻松地实现对电机的开环速率掌握。
在很多较低性能运用中,许多电机驱动器都采取开环速率掌握,这不须要编码器。
随着电机向更高效率、更低能耗、更精准掌握演化,编码器与电机越来越深地捆绑在一起。

闭环电机掌握与位置编码器

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不该用编码器的开环掌握,有几个明显的弱点。
由于没有反馈,电性能达到的速率精度很有限;由于不能优化电流掌握,电机效率很难做得很高;必须严格限定瞬态相应,否则电机会丢步。
因此很多电机运用都不再利用开环掌握。
比如以前大量利用开环掌握的步进电机,现在也能做闭环掌握。

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(图片来自网络侵删)

闭环的电机掌握通过提高电机和终端设备的利用效率,不仅实现了提高了电机运起色能可以改进哀求严苛运用的质量和同步功能,还能节省大量能源。
全体闭环电机掌握反馈系统上功率级的功率逆变器、高性能位置检测以及电流/电压闭环反馈相互合营,电机性能和效率得以提高。

作为伺服系统中最关键的零部件之一,编码器一贯以来扮演着能够决定伺服系统上限的主要角色。
编码器通过跟踪旋转轴的速率和位置来供应闭环反馈旗子暗记,个中光学和磁编码器技能利用都非常广泛。
在通用伺服驱动器中,编码器用于丈量轴位置,根据编码器供应的数据从中可推导出驱动器转速。

光学编码器由带有风雅光刻槽的码道和码盘组成。
当光穿过圆盘或从圆盘反射时,光电二极管传感器检测光的变革。
光电二极管的仿照输出经由放大和数字化处理后反馈给掌握器。
磁编码器则是由安装在电机轴上的磁传感器,传感器供应正弦和余弦仿照输出,输出经由放大和数字化处理用于掌握。

编码器关键性能指标

不管利用光电还是磁编码来检测旋转或者直线位移,编码器都可以用增量式和绝对值式加以区分。
二者的构造和输出旗子暗记完备不同。
概括来说,增量旗子暗记不表示特定位置,只表示位置已变动,绝对旗子暗记既能表示位置的已变动也能供应绝对位置指示。

不论是绝对比样增量,都有几个非常主要的性能指标。
首先便是分辨率,编码器的分辨率是指电机轴旋转360°时可以区分的位置数量。
目前最高分辨率的编码器须要利用光学技能来实现,而中高分辨率编码器磁或光学都可以,中低分辨率编码器则利用旋变器或霍尔传感器,编码器分辨率越高越适宜高精度的闭环掌握。

当然这是仅仅从编码器的角度来说判断其分辨率和不同精度闭环掌握的对应关系。
并没有结合其他掌握硬件、算法等成分。
目前有很多运用不适用光编码,也能实现很高精度的闭环掌握。

此外,编码器可以用来进行位置和速率反馈,这两者参考的编码器精度是不一样的。
对付位置掌握而言,须要着重于绝对精度,确保每一圈每一个位置输出的唯一旗子暗记与实际位置没有偏差。
而速率掌握更依赖于差分精度。

还有一个少有提及的指标,叫可重复性,即编码器返回到同一指令位置的同等性。
很多闭环掌握运用,设备须要做大量重复的任务,在多次重复后编码器会不会涌现偏差也是一个很主要的指标。

小结

编码器的选择还是取决于运用处所和运动类型,在分辨率匹配的情形下针对位置掌握、速率掌握选择得当的精度。
现在的编码器尤其是磁编码芯片,ASIC级整体办理方案和专用的感应芯片和解码芯片都匹配的非常好,为电机闭环掌握供应了不少助力。

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