电机的所有反馈设备如何实现对电机运动的控制？

来源：今日电机

伺服系统的执行精度并不比控制它的反馈装置的精度高，将电机功率传输至负载的不完善机制可能会将速度或位置误差引入系统，电气噪声或温度等环境因素也可能会导致定位错误。有时错误是可以接受的，更常见的情况是，它们不是，毕竟，伺服电机可能很昂贵，人们期望它们是所有定位设备中最可靠、最精确的。

当涉及到高性能伺服应用时，反馈设备分为几个不同的类别。每一种都有其独特的优点和缺点，包括电气和机械方面的优点和缺点，这使得一种比另一种更适合于特定的应用。

反馈设备位置

反馈装置的最佳位置是在需要受控运动的负载处，这种布置消除了将电机运动传递给负载的不完美传输带来的误差。这有时意味着除了通常安装在电机内部的装置外，还要向系统添加反馈装置。无刷电机要求将位置反馈纳入电机中，以便为电子换向提供即时的转子位置数据。安装在电机上的反馈装置时，必须确定与变速箱和反馈装置相关的周期性和累积误差，以确定误差是否可接受。

直接驱动伺服电机的优点是其内部反馈装置有效地直接连接到负载，从而消除了柔度和齿隙。除此之外，还减少了组件和维护，使直接驱动电机成为需要精确运动和高带宽应用的理想解决方案。

换向器通过对电流的控制，以产生转矩，在永磁电机中，当来自绕组的磁场与来自磁铁的磁场相互作用时，就会产生转矩。当电流被引导到适当的绕组时，会产生最佳扭矩。当电机移动时，绕组相对于磁铁的位置发生变化。

这意味着通道电流的最佳路径会发生变化，具体取决于电机位置。在有刷电机中，通过电刷和连接到电枢绕组的换向器自动实现。在无刷电机中，转子位置反馈给驱动器，然后驱动器通过晶体管将电流切换到相应的绕组。

绝对或增量

反馈传感器报告绝对或相对增量位置，当系统通电时，前者能够在一个电气周期内报告其位置。相比之下，增量位置传感器通常为每个运动增量提供输出脉冲，但不参考设备运动范围内的特定位置。该数据与周期性标记脉冲、机器原位开关和计数器相结合，可以知道负载位置。如果电子反馈电路断电，系统将无法跟踪其位置。对于使用增量编码器的一些关键应用，控制器可以连接到不间断电源以维护位置信息。或者，多圈绝对编码器将提供相同的功能，而无需保持已应用电源。

第二个考虑因素是设备中使用的技术类型，一些传感器非常坚固，针对工业、机器控制行业。另一些则相对脆弱，更多用于精密实验室设备。当然，也有需求重叠的应用，例如在半导体制造业中，条件要求在特别清洁的环境中具有高精度，并具有高速吞吐量，以满足高产量的要求时间表。

第三个考虑因素是几何学，运动系统可以是线性、旋转或两者的组合。反馈传感器是为每种情况专门设计的，它们可能具有不同的安装特征和运动方向，但反馈装置操作的基本原理通常适用于任何一种配置。对于线性系统，在某些应用中不仅需要找到X-Y-Z轴定位及位置数据，还同时指示所有轴的精确位置，这对反馈系统来说至关重要。在紧急停机（紧急停机）情况下，能够在运动部件停止时重新启动运动部件，可以防止机器堵塞并减少浪费。速度信息通常通过对时间的导数从位置数据中获得，这使得这些设备对于大多数基于伺服的系统来说是“一站式”购买。对于在低速时需要精确速度信息的应用，有时首选为该特定目的而设计的反馈装置，如精密模拟转速表。

结论

反馈装置通常在闭环控制系统中起着关键作用，以前选择合适的人是一项艰巨的任务，但现在选择已经大大简化了。许多运动控制制造商提供完整的运动控制系统，其中电机、反馈装置、驱动器和电缆组合成一个优化包，此类软件包可处理当今90%以上的运动应用程序。对工程师认为，他不必将反馈装置单独布线或安装到伺服系统中，在伺服系统中，布线连接可以高达9或13根电线，也可以少至4根。此外，一些制造商在其电机中提供“智能”反馈装置，通过为驱动器提供带有电机参数的电子电机铭牌，允许即插即用操作。

审核编辑：汤梓红