电机闭环控制中的编码器二三事

在谈论电机的时候控制是绕不开的话题，大致上对控制来进行分类有开环控制和闭环控制两种。开环控制的特点是系统的输出量不会对系统的控制作用发生影响。闭环控制是将输出量直接或间接反馈到输入端形成闭环进而参与控制的控制方式。

以往将变频电压施加于逆变器采用脉冲宽度调制的电机，可以很轻松地实现对电机的开环速度控制。在很多较低性能应用中，许多电机驱动器都采用开环速度控制，这不需要编码器。随着电机向更率、更低能耗、更控制演变，编码器与电机越来越深地捆绑在一起。

闭环电机控制与位置编码器

不使用编码器的开环控制，有几个明显的弱点。由于没有反馈，电机能达到的速度精度很有限;由于不能优化电流控制，电机效率很难做得很高;严格限制瞬态响应，否则电机会丢步。因此很多电机应用都不再使用开环控制。比如以前大量使用开环控制的步进电机，现在也能做闭环控制。

闭环的电机控制通过提高电机和终端设备的使用效率，不仅实现了提高了电机运转性能可以改善要求严苛应用的质量和同步功能，还能节省大量能源。整个闭环电机控制反馈系统上功率级的功率逆变器、位置检测以及电流/电压闭环反馈相互配合，电机性能和效率得以提高。

作为伺服系统中关键的零部件之一，编码器一直以来扮演着能够决定伺服系统上限的重要角色。编码器通过跟踪旋转轴的速度和位置来提供闭环反馈信号，其中光学和磁编码器技术使用都非常广泛。在通用伺服驱动器中，编码器用于测量轴位置，根据编码器提供的数据从中可推导出驱动器转速。

光学编码器由带有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化。光电二极管的模拟输出经过放大和数字化处理后反馈给控制器。磁编码器则是由安装在电机轴上的磁传感器，传感器提供正弦和余弦模拟输出，输出经过放大和数字化处理用于控制。