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什麽是開環與閉環

發布時間:2022-03-29 09:57:18 瀏覽量:7816 作者:Damian

正文


什麽(me) 是開環與(yu) 閉環

在位置控製中,我們(men) 常說開環或閉環控製。這到底是什麽(me) 意思?每個(ge) 係統的主要優(you) 點是什麽(me) ?這就是我們(men) 在本篇文章中討論的內(nei) 容。



一般來說,運動係統中的開環控製意味著沒有運動物體(ti) 的位置反饋。閉環控製是指在定位過程中有某種運動控製器將位置信息反饋給係統。雖然Xeryon 專(zhuan) 注於(yu) 壓電超聲馬達,但您在下麵閱讀的原理適用於(yu) 所有類型的定位係統,如直推電機、無刷電機、步進電機等。

大多數用於(yu) 定位或移動物體(ti) 的係統旨在以可接受的精度(位置準確性)到達所需位置。確保運動停止在所需位置的簡單方法是產(chan) 生物理停止。這可以是某種結束開關(guan) ,甚至隻是一個(ge) 阻止運動的阻擋物體(ti) 。如果您總是需要在相同的兩(liang) 個(ge) 位置之間移動並且運動係統的驅動機構(電機)允許使用這種停止,這是一個(ge) 簡單的解決(jue) 方案。



但是想象一下,你並不總是想到達同一個(ge) 位置?在開環係統中,您無法確切知道自己的位置,因為(wei) 沒有任何有關(guan) 實際位置的信息。但是,根據您使用的電機類型,可以“計算”電機的使用情況,並假設每次“計數”它會(hui) 移動一定的距離。例如,在一個(ge) 簡單的直流電機中,可以計算電機使用的秒數,然後假設每秒進行的運動距離已知。如果將每秒行駛距離乘以經過的時間,這將能夠估算行駛距離。或者在粘滑壓電電機中,可以計算壓電陶瓷或壓電堆振動的次數。如果您知道一個(ge) 周期大約有 1 納米的運動,那麽(me) 可以通過計算振動來了解自己的位置。而XLA 微型促動器,無需位置傳(chuan) 感器即可實現 3 µm 的精度。


開環係統的優(you) 勢是價(jia) 格。無需購買(mai) 任何位置編碼器(傳(chuan) 感器),而且控製器也更便宜。如果您正在尋找非常緊湊的解決(jue) 方案,通常這也會(hui) 節省一些空間。但缺點是位置是假設的。您可以向電機發出命令,但並不真正知道它實際上正在移動的情況。即使它在移動,也無法確定行駛的距離是你假設的。想象一下,由於(yu) 脈衝(chong) 來得太快或負載太高,步進電機打滑了一點,那假設的位置就是錯誤的,你永遠不會(hui) 知道。


這就是閉環控製發揮作用的地方。在這種係統中,有一個(ge) 位置傳(chuan) 感器,每秒多次將移動物體(ti) 的實際位置反饋給控製係統。當物體(ti) 接近所需位置時,控製器會(hui) 控製減速。這種位置傳(chuan) 感器,也稱為(wei) 位置編碼器,可以內(nei) 置在運動係統中,例如 Xeryon XLS 線性平台(內(nei) 部位置反饋)。但也有可能位置反饋來自設備外部設置的其他裝置,這些裝置將設備的實時位置反饋給控製器(外部位置反饋)。想象一下,您正在使用沒有集成編碼器的旋轉台旋轉鏡子,但使用鏡子的係統可以檢測實際位置並將此位置信息發送到控製係統:在這種情況下,正在運動物體(ti) 由外部反饋位置,該係統沒有內(nei) 部位置編碼器,但在閉環控製中運行。



很多閉環運動係統都有一個(ge) 集成的位置傳(chuan) 感器,可以連續反饋位置。這是如何運作的?有兩(liang) 種傳(chuan) 感器:增量傳(chuan) 感器和絕對傳(chuan) 感器。讓我們(men) 從(cong) 增量傳(chuan) 感器開始:它們(men) 需要一個(ge) “零點”(標定點),當傳(chuan) 感器開始移動時,他們(men) 開始計算經過的細線。它有點類似於(yu) 你在高速公路上看到的計算公裏數的路牌。通常有許多物理線,但要獲得非常準確的位置,這通常是不夠的,因此需要使用特殊的電子設備,在運動過程中在這些線之間插值以創建更多“虛擬”線,從(cong) 而獲得更高的分辨率。因此,基本上傳(chuan) 感器會(hui) 計算運動過程中經過的線數。當您知道線之間的距離並且知道已經通過了多少條線時,您就知道您已經走了多遠。這些傳(chuan) 感器可以是光學的、電感的或磁性的。Xeryon 將光學傳(chuan) 感器用於(yu) 高精度的載物台,因為(wei) 它們(men) 往往是準確的,並且將電感傳(chuan) 感器用於(yu) 中等精度的載物台。


有什麽(me) 缺點?你需要一個(ge) 零點,然後從(cong) 那裏開始計數。因此,如果零點是錯誤的,那麽(me) 位置就是錯誤的。如果數錯了一些行,位置也是錯誤的。想象一下,當您關(guan) 閉傳(chuan) 感器,然後移動促動器,然後再次打開傳(chuan) 感器時:這是增量傳(chuan) 感器無法檢測到的移動。如果想 100% 確定位置,需要一個(ge) 絕對傳(chuan) 感器。在這種傳(chuan) 感器中,每條位置線都有一個(ge) 唯yi標識符,可以反饋與(yu) 之關(guan) 聯的確切位置。問題是這些編碼器要大得多,因此Xeryon 生產(chan) 的平台和微促動器沒有采用它們(men) 。此外,這些編碼器非常昂貴。隻在一些非常特殊的設備中能找到它們(men) ,但通常不會(hui) 在精密平台和促動器中找到它們(men) 。


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