人物在数据测控技术中的电机编码器应用研究精确控制电机闭环性能
我曾经轻松地通过变频电压控制逆变器，采用脉冲宽度调制的电机，以实现开环速度控制。许多较低性能应用中，电机驱动器通常采用这种开环速度控制，不需要编码器。但随着对高效率、低能耗和精准控制的需求不断提升，我发现编码器与电机之间的关系日益紧密。
闭环电机控制系统不使用编码器时存在几个明显的不足之处。由于缺乏反馈，电机只能达到有限的速度精度；无法优化电流控制，因此提高效率变得困难；必须严格限制瞬态响应，以避免步数丢失。在很多场合，这些问题迫使我们放弃了传统的开环控制方式，转而选择闭环技术。
闭环系统通过提高设备效率，不仅改善了质量和同步功能，还节省了大量能源。它结合功率级逆变器、高性能位置检测以及当前和交流反馈相互作用，使得电子马达性能得以提升。
作为伺服系统中的关键部件之一，编码器在决定伺服系统上限方面扮演着至关重要的角色。我利用它们来追踪旋转轴上的速度和位置，并提供闭环反馈信号，其中光学和磁感应技术都广泛应用于通用伺服驱动中。通过测量轴位，我可以推导出驱动者的转速。
光学编码器由带有细腻刻槽的小圆盘组成，当光穿过圆盘或从其反射时，它被传感器检测到。当模拟输出经过放大并数字化处理后，它向系统提供反馈信息。而磁感应编码则由安装在马达轴上的磁传感器组成，它们提供正弦余弦模拟输出，这些输出经过放大并数字化处理用于最终控制目的。
无论是使用光学还是磁感应技术来检测旋转或线性位移，都可以将编码分为增量式和绝对值式两种类型。这两种结构及其输出信号完全不同。增量信号只表示位置发生改变，而绝对信号既能表示位置变化也能提供绝对位置指示。
除了区分增量与绝对之外，还有一些关键性能指标需要考虑，比如分辨率——即每次360°旋转后能够识别多少个特定位置。这一参数对于高精度闭环操作至关重要，并且最高分辨率通常依赖于先进光学技术，而中等及以下分辨率则可采取多种方法实现，如旋变或者霍尔传感。此外，我们还需考虑可重复性，即返回同一指令位置的一致性，这对于执行大量重复任务的情景尤为重要。
综上所述，对于选择合适型号并针对特定运动类型进行调整非常关键。在匹配分辨力后的情况下，我们可以根据是否更侧重于位置或速度来选取合适的精度。此外，由于现代ASIC级解决方案、专用的芯片以及解析算法等因素，为电子马达关闭循序操作提供了极大的帮助。