如何理解亨士樂電機編碼器的開環(huán)與閉環(huán)控制？

在探討電機控制時，開環(huán)控制和閉環(huán)控制是兩種主要的方法。開環(huán)控制意味著系統(tǒng)的輸出信號不會對控制作用產(chǎn)生反饋影響，而閉環(huán)控制則是將Hengstler編碼器的輸出信號直接或間接地反饋到輸入端，形成一個閉環(huán)系統(tǒng)，從而參與控制過程。

圖為亨士樂RI41輕載增量編碼器在伺服系統(tǒng)中的使用照片

過去，許多電機驅(qū)動器采用開環(huán)速度控制，特別是當變頻電壓應用于逆變器并采用脈沖寬度調(diào)制時。這種控制方法常見于較低性能的應用中，并且無需編碼器。然而，隨著電機技術的發(fā)展，對于高效率、低能耗和更精準控制的需求增加，編碼器與電機的結合變得日益緊密。

閉環(huán)電機控制與位置編碼器

不使用編碼器的開環(huán)控制存在明顯的局限性。由于缺乏反饋機制，電機所能達到的速度精度有限；同時，由于無法優(yōu)化電流控制，電機的效率難以達到高水平；此外，瞬態(tài)響應的嚴格限制也是必要的，否則電機可能會丟步。因此，許多現(xiàn)代電機應用逐漸放棄了開環(huán)控制，包括那些過去大量使用開環(huán)控制的步進電機，如今也能夠?qū)崿F(xiàn)閉環(huán)控制。

閉環(huán)電機控制通過提高電機和終端設備的使用效率，不僅提升了電機的運轉(zhuǎn)性能，滿足了嚴苛應用對質(zhì)量和同步功能的要求，還實現(xiàn)了顯著的能源節(jié)約。在閉環(huán)電機控制反饋系統(tǒng)中，功率級的功率逆變器、高性能位置檢測以及電流/電壓閉環(huán)反饋相互協(xié)作，共同提升了電機的性能和效率。

電機編碼器作為伺服系統(tǒng)中的關鍵部件，對于決定伺服系統(tǒng)的性能上限起著至關重要的作用。它通過跟蹤旋轉(zhuǎn)軸的速度和位置來提供閉環(huán)反饋信號。光學和磁編碼器技術是兩種廣泛使用的編碼器類型。在通用伺服驅(qū)動器中，編碼器用于測量軸位置，進而推算出驅(qū)動器的轉(zhuǎn)速。

光學編碼器由帶有精細光刻槽的碼道和碼盤組成，當光線穿過或反射自圓盤時，光電二極管傳感器會檢測到光的變化，并將模擬輸出經(jīng)過放大和數(shù)字化處理后反饋給控制器。而磁編碼器則利用安裝在電機軸上的磁傳感器，提供正弦和余弦模擬輸出，這些輸出經(jīng)過放大和數(shù)字化處理后用于控制。

亨士樂編碼器關鍵性能指標

不論是光電編碼器還是磁編碼器，它們都可以分為增量式和絕對值式兩種類型。增量式編碼器提供的信號只表示位置的變化，而絕對式編碼器則能同時表示位置的變化和提供絕對位置指示。

在選擇編碼器時，分辨率是一個重要的性能指標。它指的是電機軸旋轉(zhuǎn)360°時編碼器可以區(qū)分的位置數(shù)量。光學技術常用于實現(xiàn)最高分辨率的編碼器，而磁編碼器或光學編碼器可用于中高分辨率，中低分辨率編碼器則可能采用旋變器或霍爾傳感器。高分辨率的編碼器更適合用于需要高精度的閉環(huán)控制。

除了分辨率，Hengstler編碼器的選擇還需考慮其在位置和速度反饋中的應用。對于位置控制，絕對精度至關重要，以確保每個位置和每個輸出信號與實際位置相匹配。而速度控制則更依賴于差分精度。

此外，可重復性也是一個值得關注的指標，它表示編碼器在多次返回到同一指令位置時的一致性。在需要執(zhí)行大量重復任務的閉環(huán)控制應用中，編碼器的可重復性是一個關鍵的性能參數(shù)。

綜上所述，選擇編碼器時需要根據(jù)應用場合和運動類型來確定，同時結合分辨率、絕對精度、差分精度和可重復性等因素，為位置控制和速度控制選擇適當?shù)木幋a器。

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