Welcome-球速体育【选型】在伺服控制应用中如何区分编码器的精度与分辨率

更新时间：2026-05-18

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　　球速体育我们在伺服控制应用中对编码器进行选型的时候，经常把分辨率和精度搞混，导致使用时产生不小的困惑。本文针对分辨率和精度的概念，着重讲下两者的区别，并在使用编码器的时候希望能对研发工程师提供一些有益的帮助。

　　编码器的分辨率，是指编码器可读取并输出的最小角度变化，对应的参数是线（line），指的是编码器的码盘的光学刻线。如果编码器是直接方波输出的，它就是每转脉冲数（PPR）。如果是正余弦（sin/cos）信号输出的，可以通过信号模拟量变化电子细分，获得更多的方波脉冲PPR输出。编码器的方波输出有A相与B相，相差1/4个脉冲周期变化，可以获得1/4脉冲周期的变化步距（4倍频），这就是最小测量步距。严格地讲，最小测量步距就是编码器的分辨率。有时描述编码器分辨率用多少位（bit），就是以最小可分辨步距的2的N次方，例如2048个AB方波脉冲，可经过四倍频，获得相当于8192个分割最小步距，也就是13位。

　　编码器的精度，是指编码器输出的信号数据对测量的真实角度的准确度，对应的参数是角分（′）、角秒（″）。

　　首先，是机械轴系安装偏差与编码器单圈圆周的偏差。如果伺服电机有传动启动负载，还有传动误差。当有传动偏差引入，重复精度不再重复。

　　细分无法提高机械轴系安装的精度，也无法提高编码器单圈圆周的精度。细分可以降低多信号周期编码器的电子误差，当细分后的最小步距接近于单信号周期精度范围，细分是可以充分利用信号精度获得更好的伺服动态特性；但是当细分过度后，最小步距已经小于单信号周期偏差范围和噪音范围，再细分将引入更多的噪音使信号紊乱。

　　伺服编码器的精度与伺服控制的位置环有关，分辨率则作用于伺服控制的速度环。在测量系统中，所谓的“瞬时速度”是没有的，只是时间间隔越短，就越接近于“瞬时”，而越接近于“瞬时速度”的控制，“动态特性”与“刚性”控制就越好，高速时的瞬时特征也越就明显。

　　伺服控制的速度计算要求时间间隔尽量的短，分辨率的提高有益于短时间里取得更多位置变化采样。而越是高阶的求导，时间间隔要越短，采样位置变化要更多。所以高分辨率对于速度环和加速度环的贡献是很明显的。

　　但是，精度误差在高阶的计算中，也是按级数增加的，当精度误差与采样分辨率的比例达到一定时，在高阶的计算中就急剧上升，如再加上控制的机械响应误差的增加，其反应的就是变化加速度计算的对应电机电流的控制误差，表现为电流控制紊乱，无功热耗，电机发烫等。实际上此时的伺服“动态特性”已经是不平稳的抖动状态了。

　　伺服控制技术需要充分考虑系统的动态性能、速度的稳定性及系统的刚性，位置编码器的选用是影响驱动控制性能好坏的一个非常重要的因素。特别是位置的分辨率及一个信号周期内的位置误差对系统性能影响非常明显。

　　REP-AVAGO公司的NEMICON绝对值编码器提供了很高的分辨率和较高的精度，如下图。

　　在编码器选型的时候，除了分不清精度和分辨率外，还经常不知道光电编码器和磁编码器有何区别。通常磁编码器结构简单，耐受恶劣环境，但是整体精度不如光电编码器，虽然磁编码器芯片本身都具有高分辨率，一般均有10-16位分辨率。例如MELEXIS单磁铁组成的磁编码器MLX90380，整体精度不会超过9位。单磁体在360度内仅一个信号周期，信号电子细分引入电子偏差大约在1%（7位）。