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双回路控制，经常被用于改善运动控制系统的性能。尽管这显得有点复杂，但是为了达到期望的精度水平也是值得的。 利用双回路控制，可以显著降低整个系统的费用和复杂程度。本文的案例中，通过使用第二反馈系统装置，力劲提升了大概有100倍。 对单回路导螺杆系统，反馈系统一般位于电机的背部。位于系统感应器和负载之间的每个部件，都会增加不确定性，例如：
由于反馈只能感应电机支撑轴的状况，在此之后所发生的事情，对于控制系统来讲是盲区，因此无法对其进行校正。
重新研究一下系统，可以发现，大多数的故障都是因为第二控制回路；这个错误可测，而且可以校正。调整好增益裕量，可以将系统故障降低到接近第二回路反馈感应器的故障水平。 旋转导螺杆，可以替代地面先导螺杆，以及它的螺纹间距变化，不论是累积的还是周期性的，可以由额外增加的反馈感应器补偿。各个部件间的不同热膨胀系数也可以得到补偿。 图1 在测试时，Ibex工程导螺杆系统使用了0.1微米的第二反馈，直接由配置了集成旋转变压器的QuickSilver混合伺服阀驱动，可以为电机提供32000点的精度，与之对应的是0.25微米每点。本文所有图片来源：QuickSilver Controls公司 对于有效的双回路力劲，需要一个好的系统带宽。系统部件的选择，应该考虑减少空转。 精密系统，只需要保持静态位置，就可以减少对来自控制系统校正动作的需求。 对于其它一些周期性故障，比如导螺杆螺距偏差和热效应，不会影响系统的稳定性，这就具有很好的包容性。 但是如果偏差和热效应比较大，那可能就需要控制动作。 在回路中，典型故障降低的程度大概和系统的增益相关，因此需要一个具有高增益的系统。
速度反馈一般从靠近电机处获取，以便测量和控制输入到系统中的能量，从而校正空转和后坐力。 在测试时，Ibex工程先导螺杆系统使用了0.1微米的第二反馈，直接由配置了集成旋转变压器（图1）的混合伺服阀驱动，可以为电机提供32,000点的分辨率，与之对应的是0.25微米每点。 当增加20牛顿的负载时，闭环系统可以将位置变化精度保持在+/-2点内。 该负载加上后，电机通过转动大约+/-225点来满足负载变化要求。对于同样的系统，如果使用单回路控制，加载20牛顿的负载时，电机仍然可以在每个方向上，将运动精度控制在+/-2点内，但是线性螺纹会有大约+/-120点(12微米)的位移。如果应用得当，双回路系统在带载时，补偿导螺纹容差、系统劲力方面表现优异。
当转动部件转动时，耦合发生变化，就会产生正弦波。 典型旋转变压器的励磁，或者通过转子内的电刷对线圈来引入，或者通过定子内的感应器，或者通过专用的励磁定子，与作为转子一部分的转动变压器耦合，然后就会激励转子线圈以及定子感应绕组。 这种配置需要多个转子和定子部件，用于感应位置，所有这些都需要安装在电机上。 必须提供专用感应器励磁驱动，还需要提供某种程度上的电磁隔离以避免电机的脉宽调制噪音进入到旋转变压器感应线圈。 图2 当使用如图所示的高极数伺服电机时，每个旋转周期会有50个电气周期。每个电气周期有640个位置点，这样每转一圈就会有32,000点。 使用典型的单线圈励磁、双线圈感应，在每个周期内，励磁正弦波通过零点电压两次，这会导致旋转变压器的盲区，尤其是当其必须使用滤波器技术来评估电机的状态而旋转变压器恰恰就在这个励磁为零的交叉区域的时候。 这些技术可能会导致延迟和丧失系统内相位裕量。
电机内由脉宽调制驱动引起的脉冲电流，会在高频信号中产生一个随时间变化的通量信号。定子和静子齿部之间的啮合程度，会影响通过定子齿部磁通路径的有效磁阻。 脉冲信号会随着不同类型的感应线圈而有所不同，如果正确采样感应线圈的电压，一般会得到正弦和余弦信号，该信号和电机的脉宽调制驱动同步。 由于正弦和余弦信号在每个脉冲调制周期内都会变化，因此延迟最小，不会降低系统相位裕量。 图3 将旋转变压器集成到电机中就可以克服障碍，部分原因是由于重新利用电机的电磁路径和调制脉宽驱动来为位置感应器励磁。 感应器的电气周期与电机的周期一致。将感应器安装在具有同样电磁设计的电机上，信号就可以自动的与之同步，这样该信号就可以直接用于通信而不必进行相位调整，当使用高极数伺服电机时，每个旋转周期会有50个电气周期。 每个电气周期有640个位置点，这样每转一圈就会有32,000点。
感应器线圈对温度和其它环境条件的耐受能力可以超过电机，因此整个系统的环境能力等级和体积可以与电机匹配。(作者：Donald Labriola) |
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