在位置控制中，我们常说开环或闭环控制。这到底是什么意思？每个系统的主要优点是什么？这就是我们在本篇文章中讨论的内容。
什么是开环与闭环
在位置控制中，我们常说开环或闭环控制。这到底是什么意思？每个系统的主要优点是什么？这就是我们在本篇文章中讨论的内容。
一般来说，运动系统中的开环控制意味着没有运动物体的位置反馈。闭环控制是指在定位过程中有某种运动控制器将位置信息反馈给系统。虽然Xeryon 专注于压电超声马达，但您在下面阅读的原理适用于所有类型的定位系统，如直推电机、无刷电机、步进电机等。
大多数用于定位或移动物体的系统旨在以可接受的精度（位置准确性）到达所需位置。确保运动停止在所需位置的最简单方法是产生物理停止。这可以是某种结束开关，甚至只是一个阻止运动的阻挡物体。如果您总是需要在相同的两个位置之间移动并且运动系统的驱动机构（电机）允许使用这种停止，这是一个简单的解决方案。
但是想象一下，你并不总是想到达同一个位置？在开环系统中，您无法确切知道自己的位置，因为没有任何有关实际位置的信息。但是，根据您使用的电机类型，可以“计算”电机的使用情况，并假设每次“计数”它会移动一定的距离。例如，在一个简单的直流电机中，可以计算电机使用的秒数，然后假设每秒进行的运动距离已知。如果将每秒行驶距离乘以经过的时间，这将能够估算行驶距离。或者在粘滑压电电机中，可以计算压电陶瓷或压电堆振动的次数。如果您知道一个周期大约有 1 纳米的运动，那么可以通过计算振动来了解自己的位置。而XLA 微型促动器，无需位置传感器即可实现 3 µm 的精度。
开环系统的最大优势是价格。无需购买任何位置编码器（传感器），而且控制器也更便宜。如果您正在寻找非常紧凑的解决方案，通常这也会节省一些空间。但最大的缺点是位置是假设的。您可以向电机发出命令，但并不真正知道它实际上正在移动的情况。即使它在移动，也无法确定行驶的距离是你假设的。想象一下，由于脉冲来得太快或负载太高，步进电机打滑了一点，那假设的位置就是错误的，你永远不会知道。
这就是闭环控制发挥作用的地方。在这种系统中，有一个位置传感器，每秒多次将移动物体的实际位置反馈给控制系统。当物体接近所需位置时，控制器会控制减速。这种位置传感器，也称为位置编码器，可以内置在运动系统中，例如 Xeryon XLS 线性平台（内部位置反馈）。但也有可能位置反馈来自设备外部设置的其他装置，这些装置将设备的实时位置反馈给控制器（外部位置反馈）。想象一下，您正在使用没有集成编码器的旋转台旋转镜子，但使用镜子的系统可以检测实际位置并将此位置信息发送到控制系统：在这种情况下，正在运动物体由外部反馈位置，该系统没有内部位置编码器，但在闭环控制中运行。
很多闭环运动系统都有一个集成的位置传感器，可以连续反馈位置。这是如何运作的？有两种传感器：增量传感器和绝对传感器。让我们从增量传感器开始：它们需要一个“零点”（标定点），当传感器开始移动时，他们开始计算经过的细线。它有点类似于你在高速公路上看到的计算公里数的路牌。通常有许多物理线，但要获得非常准确的位置，这通常是不够的，因此需要使用特殊的电子设备，在运动过程中在这些线之间插值以创建更多“虚拟”线，从而获得更高的分辨率。因此，基本上传感器会计算运动过程中经过的线数。当您知道线之间的距离并且知道已经通过了多少条线时，您就知道您已经走了多远。这些传感器可以是光学的、电感的或磁性的。Xeryon 将光学传感器用于最高精度的载物台，因为它们往往是最准确的，并且将电感传感器用于中等精度的载物台。
有什么缺点？你需要一个零点，然后从那里开始计数。因此，如果零点是错误的，那么位置就是错误的。如果数错了一些行，位置也是错误的。想象一下，当您关闭传感器，然后移动促动器，然后再次打开传感器时：这是增量传感器无法检测到的移动。如果想 100% 确定位置，需要一个绝对传感器。在这种传感器中，每条位置线都有一个唯一标识符，可以反馈与之关联的确切位置。问题是这些编码器要大得多，因此Xeryon 生产的平台和微促动器没有采用它们。此外，这些编码器非常昂贵。只在一些非常特殊的设备中能找到它们，但通常不会在精密平台和促动器中找到它们。
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