机械设备的精度不仅仅取决于编码器的精度

在运动控制系统选型设计的时候，新入门的工程师往往会有一个错误的观念：

伺服电机编码器精度足够高，运动控制系统定位的精度就会足够高。

我刚刚接触伺服的时候也会有这种错误的观念，原因是对于整体机械设备系统没有全局观。

举个栗子

现在有一个旋转伺服电机23位的编码器，分辨率则为2^23=8388608，如果是旋转伺服电机，旋转一圈对应的编码器的脉冲则是8388608。

假设旋转伺服电机连接的是丝杠，螺距10mm，伺服电机每转一圈对应丝杠行程为10mm，1mm行程对应838860个脉冲，那我们可以说丝杠的定位精度能达到1/838860吗？

答案是不能的。 

决定一套机械设备精度的因素除了伺服电机的编码器精度还有很多，机械结构、伺服电机、伺服驱动器性能、运动控制器性能、环境温度等等。

那如何去提高机械设备的精度，以上面的直线运动为例，假设行程较短，没有高速度及高加速度等要求，机械结构已经满足了要求，有合适精度的丝杠以及合适的刚度-重量比。

双闭环

这时候我们可以使用双闭环的方式，在直线平台上增加光栅尺编码器并接入到驱动器中作为位置环的反馈。

直线电机

那如果工艺上除了对精度要求非常高，同时要求高速度、高加速度等要求，这时候我们可以选择直线电机。 

直线电机优势

直线电机类似于一台旋转电机解剖摊开来进行运转。在一台旋转电机中，相同的电磁效应产生的是转矩，而在直线电机中，产生的是直接推动力。 在许多应用中，相比较传统的旋转驱动系统而言，直线电机具有明显的优势。比如，直线电机不需要通过像齿轮，滚珠丝杠，或皮带传动这样的中介机械构件将电机连接到负载上。负载直接连接到直线电机上。因此，就没有来自运动部件的间隙和弹性。因此，伺服控制的动力表现得以提高，更高水平的精度也得以实现。直线电机由于没有机械传动组件，因此是一个低惯性及低噪音的驱动系统。另外，机械磨损只在导向系统中出现。因此，直线电机具有比传统旋转驱动系统更好的可靠性及更低的摩擦损耗。

 运动控制器及驱动器选择

想让直线电机达到理想的性能，一款高性能的驱动器和运动控制器是不可缺的，我们要关注哪些指标？
1.驱动器的电流环、速度环、位置环的采样周期，采样越快伺服性能越高，对伺服的硬件包括芯片的要求越高，伺服的成本也越高；2.除了传统的pid外，驱动器和运动控制的算法也格外重要，提高动态响应的算法、提高位置控制精度的算法、运动轨迹优化的算法、处理负载变化的算法等；3.运动控制器对于工艺要求是否有合适的指令或算法，例如：双驱龙门算法、多轴插补、速度前瞻等。4.运动控制器是否具有动态误差补偿算法，可以实现单轴、多轴的动态误差补偿。