控制理论的一些术语
一般的运动系统常用三种控制方式，分别是位置控制、速度控制和力矩控制。Newport运动控制系统多数使用位置控制。这种控制方式会将负载从一个已知点移动到另一个目标点。反馈或闭环定位在精密定位运动中起到重要作用。
速度控制可以在一定的时间内连续移动负载，或者在规定的速度下将负载从一个位置移动到另一个位置。Newport运动系统利用编码器和转速计反馈来调节速度。
力矩控制通过测量输出到已知扭矩系数的电机中的电流，来产生一个恒转矩。Newport运动控制系统不使用这种控制方式。
跟踪误差
跟踪误差是指反馈装置返回的真实位置与控制器发出的指令位置之间的瞬时差值。
整定时间
整定时间是指当电动位移台从首次到达指令位置，到其位置稳定至合理的误差范围内所经历的时间(见图1)。
图1 整定时间的定义
过冲
过冲是欠阻尼控制系统的过度修正量(见图2)。
图2只使用了比例控制的系统导致的过冲和非零稳态误差响应曲线
稳态误差
稳态误差是控制器完成修正后实际位置值与指令位置值的差值(见图2)。如上图所示，指令位置是1.0，位置修正回路完成之后，仍有一个小的稳态误差。
振动
当运动系统的运行速度接近机械系统的固有频率时，可能引起结构性振动或噪声。在速度或位置突然变化时，系统也会产生噪声。这种震荡会降低有效扭矩，并可能导致电机与控制器之间不同步。
通过机械方法，比如增加摩擦或使用粘滞阻尼器，可以有效地降低电机震荡，从而减少整定时间，降低机械振动。如果是步进系统，以下这些方法也可以改变共振频率：
使用半步进或微步进电机
改变系统的惯量
加速通过共振速度区间
修改动力传动系统扭矩刚度
为了使电机在不超负荷的情况下达到高速平稳运动，控制器必须高效地控制驱动器改变速度，以达到最优结果。这可以通过利用合适的速度曲线来限制加、减速度实现。
梯形运动曲线
梯形运动曲线以线性加速，直到达到目标速度。当减速时，速度再次以线性变化，直到达到零速度。请参考图3中梯形速度-时间曲线。高端的控制器允许用户修改加速度/减速度，更高端的控制器允许单独设置加速度和减速度。
图3 要求更高速度且不跳步或停转时使用梯形运动曲线
S形曲线轮廓
对于大多数应用而言，梯形速度曲线是足够的。它唯一的缺点是在“转角”轨迹处会产生系统扰动，这些扰动会表现为机械振动从而延长整定时间。在一些苛刻的应用中对这种现象会很敏感。如果在加速和减速阶段修改速度曲线为S形，可以最大程度减小由移动负载所引起的机械振动。
开环控制
开环指的是一种控制技术，它不测量也不依赖系统的反馈。大多数压电系统和价格低廉的微米级促动器都是开环装置。
某些远程控制需求，比如为了更易接近，或者为了避免因触碰造成关键部件扰动的情况下，开环定位装置是很有作用的。
步进电机和微步进电机通常使用开环控制。脉冲计数是一个很好的位置指标，但是除非负载、加速度和速度都是确定的，否则当前位置是不可预测的。如果系统设计不好，就会出现丢步或多步问题。
开环运动控制已经变得非常普遍，微步进技术和迟滞阻尼器的发展大大提高了当今最高质量步进装置的定位可靠性，同时也降低了振动级别。
开环绝不是粗放的同义词。即使便宜的开环装置也能实现非常细微的增量运动，开环压电装置可以实现纳米级的增量运动。
开环系统在不使用编码器的情况下，推断出运动装置的近似位置。在压电器件中，施加的电压是位置的指标。然而，由于在常见的压电材料中固有的迟滞和非线性误差，这种关系是不精确的。
闭环控制
闭环控制是一种控制技术，它测量系统的输出并与指令输入相比较，采取纠正措施来达到预期的结果。闭环系统中的电子反馈机制提高了纠正位置和移动负载的能力。
( 我们将在后续的文章中介绍闭环控制技术。)
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