Newport的大多數(shù)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)都使用位置控制。這種控制將負(fù)載從一個(gè)已知的固定位置移動(dòng)到另一個(gè)已知的固定位置。反饋或閉環(huán)定位對(duì)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(cè)量系統(tǒng)輸出并對(duì)其起作用的控制技術(shù)。大多數(shù)壓電系統(tǒng)和廉價(jià)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(shí)，開環(huán)定位器非常有用。
步進(jìn)和微型步進(jìn)電機(jī)也經(jīng)常使用開環(huán)。脈沖計(jì)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(jì)數(shù)是無法預(yù)測(cè)的。如果系統(tǒng)設(shè)計(jì)不當(dāng)，則經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)跳脫或多余的步驟。
開環(huán)運(yùn)動(dòng)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(jī)阻尼機(jī)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(dòng)水平。
開環(huán)絕不是原油的代名詞。即使是廉價(jià)的開環(huán)設(shè)備也可以實(shí)現(xiàn)非常精細(xì)的增量運(yùn)動(dòng)。開環(huán)壓電型備可以實(shí)現(xiàn)納米級(jí)的增量運(yùn)動(dòng)。
開環(huán)系統(tǒng)無需使用編碼器即可推斷出運(yùn)動(dòng)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(cè)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(jī)制增強(qiáng)了正確放置和移動(dòng)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(hào)，可以實(shí)現(xiàn)不同級(jí)別的性能。簡(jiǎn)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(hào)（實(shí)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(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的校正信號(hào)。有效的結(jié)果是夸大了錯(cuò)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(yùn)動(dòng)中系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)中速度發(fā)生變化的運(yùn)動(dòng)中。隨著K p的增加，可以更快速地糾正錯(cuò)誤。但是，如果K p太大，則機(jī)械系統(tǒng)將開始過沖，并且在某些時(shí)候，機(jī)械系統(tǒng)可能開始振動(dòng)，如果阻尼不足，則會(huì)變得不穩(wěn)定。
K p不能*消除錯(cuò)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(shí)間累積誤差信號(hào)，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(hào)到運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)。由于該技術(shù)也對(duì)過去的錯(cuò)誤起作用，因此隨著后續(xù)誤差e接近零，校正因子不會(huì)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(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的系統(tǒng)振蕩。積分增益對(duì)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(hào)的變化率乘以用戶的增益K d，然后將結(jié)果用作運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的校正信號(hào)。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(huì)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(duì)于運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，PID回路已成為一種非常流行的控制算法（請(qǐng)參見圖4）。反饋元素是交互式的，知道它們?nèi)绾蜗嗷プ饔脤?duì)于調(diào)整運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)至關(guān)重要。系統(tǒng)性能要求針對(duì)運(yùn)動(dòng)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(shí)際位置和命令位置之間的差（請(qǐng)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(huì)有一個(gè)很小的穩(wěn)態(tài)誤差。

振動(dòng)：當(dāng)運(yùn)行速度接近機(jī)械系統(tǒng)的固有頻率時(shí)，會(huì)引起結(jié)構(gòu)振動(dòng)或振鈴。在速度或位置突然變化后，系統(tǒng)中也會(huì)發(fā)生振鈴。這種振蕩會(huì)減小有效轉(zhuǎn)矩，并可能導(dǎo)致電機(jī)和控制器之間失去同步。
可以通過機(jī)械方式（例如摩擦或粘性阻尼器）阻尼電動(dòng)機(jī)的振動(dòng)來解決穩(wěn)定時(shí)間和振動(dòng)。當(dāng)操作步進(jìn)系統(tǒng)時(shí)，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(jī)
改變系統(tǒng)慣性
在共振速度范圍內(nèi)加速
修改傳動(dòng)系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)剛度
為了在不使電動(dòng)機(jī)過度負(fù)擔(dān)的情況下實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)的高速運(yùn)動(dòng)，控制器必須指示電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)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(shí)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(shí)，速度再次線性變化，直至達(dá)到零速度。繪制速度與時(shí)間的關(guān)系將得出梯形圖（見圖3）。高級(jí)控制器允許用戶修改加速/減速，而高級(jí)控制器允許對(duì)加速和減速進(jìn)行單獨(dú)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(diǎn)是，它可能會(huì)在“角”處引起一些系統(tǒng)干擾，這些干擾會(huì)轉(zhuǎn)化為小振動(dòng)，從而延長(zhǎng)穩(wěn)定時(shí)間。對(duì)于對(duì)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(yùn)動(dòng)系統(tǒng)在機(jī)械系統(tǒng)中引起的振動(dòng)小化。

 

以上是我司技術(shù)人員為大家講解的Newport控制器的控制理論術(shù)語，希望能幫到大家的日常使用，想了解更多詳細(xì)產(chǎn)品信息 ，可致電我司咨詢。