Newport的大多數(shù)運動系統(tǒng)都使用位置控制。這種控制將負(fù)載從一個已知的固定位置移動到另一個已知的固定位置。反饋或閉環(huán)定位對于定位很重要。

Newport控制器控制理論術(shù)語
1.開環(huán)控制
開環(huán)是指一種不測量系統(tǒng)輸出并對其起作用的控制技術(shù)。大多數(shù)壓電系統(tǒng)和廉價的千分尺執(zhí)行器都是開環(huán)設(shè)備。
當(dāng)需要遠(yuǎn)程控制以改善可訪問性或避免通過觸摸關(guān)鍵部件而干擾關(guān)鍵部件時，開環(huán)定位器非常有用。
步進(jìn)和微型步進(jìn)電機也經(jīng)常使用開環(huán)。脈沖計數(shù)可以很好地指示位置，但是除非*的載荷，加速度和速度，否則脈沖計數(shù)是無法預(yù)測的。如果系統(tǒng)設(shè)計不當(dāng)，則經(jīng)常會出現(xiàn)跳脫或多余的步驟。
開環(huán)運動控制已變得非常流行。微型步進(jìn)技術(shù)的進(jìn)步以及粘性電機阻尼機制的結(jié)合改善了當(dāng)今高質(zhì)量的步進(jìn)設(shè)備的定位可靠性并降低了振動水平。
開環(huán)絕不是原油的代名詞。即使是廉價的開環(huán)設(shè)備也可以實現(xiàn)非常精細(xì)的增量運動。開環(huán)壓電型備可以實現(xiàn)納米級的增量運動。
開環(huán)系統(tǒng)無需使用編碼器即可推斷出運動設(shè)備的大致位置。在壓電器件的情況下，施加的電壓是位置的指示器。然而，由于普通壓電材料固有的磁滯和非線性

2.Newport控制器閉環(huán)控制
閉環(huán)是指一種控制技術(shù)，它與所需的輸入相比測量系統(tǒng)的輸出，并采取糾正措施以達(dá)到所需的結(jié)果。閉環(huán)系統(tǒng)中的電子反饋機制增強了正確放置和移動負(fù)載的能力。

3.Newport控制器閉環(huán)控制技術(shù)
取決于控制器如何處理反饋信號，可以實現(xiàn)不同級別的性能。簡單的反饋類型稱為比例控制。
其他類型稱為微分和積分控制。將所有三種技術(shù)結(jié)合到所謂的PID控制中可提供結(jié)果。

4.Newport控制器比例控制
一種控制技術(shù)，將誤差信號（實際位置與期望位置之間的差）乘以用戶的增益因子K p并將其用作運動系統(tǒng)的校正信號。有效的結(jié)果是夸大了錯誤，并立即做出了糾正。
位置變化通常發(fā)生在命令的加速，減速期間以及運動中系統(tǒng)動力學(xué)中速度發(fā)生變化的運動中。隨著K p的增加，可以更快速地糾正錯誤。但是，如果K p太大，則機械系統(tǒng)將開始過沖，并且在某些時候，機械系統(tǒng)可能開始振動，如果阻尼不足，則會變得不穩(wěn)定。
K p不能*消除錯誤；但是，隨著跟隨誤差e接近零，比例校正元素K p e消失。這導(dǎo)致一定數(shù)量的穩(wěn)態(tài)誤差。

5.Newport控制器整體控制
的控制技術(shù)，其隨時間累積誤差信號，乘以總和用戶的增益因子K我并使用該結(jié)果作為校正信號到運動系統(tǒng)。由于該技術(shù)也對過去的錯誤起作用，因此隨著后續(xù)誤差e接近零，校正因子不會變?yōu)榱?，從而可以消除穩(wěn)態(tài)誤差。
但是積分增益具有重要的負(fù)面影響。它可能是控制回路的不穩(wěn)定因素。在沒有適當(dāng)阻尼的情況下使用較大的積分增益或積分增益可能會導(dǎo)致嚴(yán)重的系統(tǒng)振蕩。積分增益對控制回路的貢獻(xiàn)受積分飽和極限Ks的限制。

6.Newport控制器導(dǎo)數(shù)控制
一種控制技術(shù)，將跟隨誤差信號的變化率乘以用戶的增益K d，然后將結(jié)果用作運動系統(tǒng)的校正信號。由于此類控制的作用是穩(wěn)定系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)，因此可以將其視為電子阻尼。
增加K d的值會增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性。但是，由于穩(wěn)態(tài)誤差的導(dǎo)數(shù)為零，因此穩(wěn)態(tài)誤差不受影響。

7.PID控制
比例加積分加微分控制的組合。對于運動系統(tǒng)，PID回路已成為一種非常流行的控制算法（請參見圖4）。反饋元素是交互式的，知道它們?nèi)绾蜗嗷プ饔脤τ谡{(diào)整運動系統(tǒng)至關(guān)重要。系統(tǒng)性能要求針對運動力學(xué)和有效載荷慣性的給定組合調(diào)整系數(shù)K p，K i和K d。

Newport控制器穩(wěn)態(tài)誤差：穩(wěn)態(tài)誤差是控制器完成應(yīng)用校正后的實際位置和命令位置之間的差（請參見圖2）。從上圖中可以看出，命令位置為1.0，但是位置校正循環(huán)完成后會有一個很小的穩(wěn)態(tài)誤差。

振動：當(dāng)運行速度接近機械系統(tǒng)的固有頻率時，會引起結(jié)構(gòu)振動或振鈴。在速度或位置突然變化后，系統(tǒng)中也會發(fā)生振鈴。這種振蕩會減小有效轉(zhuǎn)矩，并可能導(dǎo)致電機和控制器之間失去同步。
可以通過機械方式（例如摩擦或粘性阻尼器）阻尼電動機的振動來解決穩(wěn)定時間和振動。當(dāng)操作步進(jìn)系統(tǒng)時，可以更改共振頻率的其他一些方法是：
半步進(jìn)或微步進(jìn)電機
改變系統(tǒng)慣性
在共振速度范圍內(nèi)加速
修改傳動系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)剛度
為了在不使電動機過度負(fù)擔(dān)的情況下實現(xiàn)平穩(wěn)的高速運動，控制器必須指示電動機驅(qū)動器明智地改變速度以達(dá)到效果。這可以通過使用成形的速度曲線來限制所需的加速度和減速度來實現(xiàn)。

Newport控制器梯形輪廓：梯形輪廓以線性方式改變速度，直到達(dá)到目標(biāo)速度。減速時，速度再次線性變化，直至達(dá)到零速度。繪制速度與時間的關(guān)系將得出梯形圖（見圖3）。高級控制器允許用戶修改加速/減速，而高級控制器允許對加速和減速進(jìn)行單獨設(shè)置。

Newport控制器S曲線輪廓：梯形速度曲線適合大多數(shù)應(yīng)用。缺點是，它可能會在“角”處引起一些系統(tǒng)干擾，這些干擾會轉(zhuǎn)化為小振動，從而延長穩(wěn)定時間。對于對這種現(xiàn)象敏感的苛刻應(yīng)用，可以將速度曲線修改為在加速和減速期間呈S形。這使運動系統(tǒng)在機械系統(tǒng)中引起的振動小化。

 

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