1. 编码器基础：增量式与绝对式编码器原理、分辨率与精度、ABZ与UVW信号

各位同学，咱们这门课讲的是 Simulink 里的编码器换相模型。但别急着上手敲代码，先把编码器本身搞明白。这东西就像人的眼睛，电机转没转、转到哪了，全靠它告诉控制器。

我刚开始做电机驱动那会儿，就吃过编码器的亏。选型时没仔细看分辨率，结果电机低速运行时抖得跟筛糠似的。后来才明白，编码器选不对，后面全是白费功夫。

增量式编码器，说白了就是只告诉你「动了多少」，不告诉你「现在在哪」。它内部有个码盘，上面刻着密密麻麻的条纹。码盘一转，光栅传感器就输出脉冲。

你想想看，每次上电，控制器根本不知道电机轴在什么位置。必须让电机先转到一个已知的参考点（比如 Z 信号位置），才能开始正常干活。这就是它的「原罪」——断电丢失位置。

核心特点：

我在一个 AGV 小车的项目里用过增量式编码器。每次开机，小车都得先原地转一圈找 Z 信号，那场面挺滑稽的。但没办法，这就是增量式的代价。

绝对式编码器就高级多了。它内部有多个码道，每个位置对应一个唯一的二进制编码。上电一瞬间，直接读出当前位置，不需要找参考点。

它的输出方式有两种：并行输出（一堆线）和串行输出（SSI、BISS、EnDat 等协议）。串行方式线少，抗干扰强，现在用得最多。

我的建议：如果项目对安全要求高，或者断电后不允许电机乱动（比如机器人关节），老老实实用绝对式。如果只是普通调速，增量式完全够用，性价比高。

这两个概念，我见过太多人搞混了。包括我自己，刚入行时也犯过这个错。

分辨率是编码器能分辨的最小角度变化。比如一个 1000 线的增量式编码器，每圈 1000 个脉冲，经过 4 倍频后就是 4000 个计数，分辨率就是 360°/4000 = 0.09°。

精度是实际角度和测量角度之间的误差。它受码盘加工精度、安装偏心、温度漂移等因素影响。分辨率再高，精度跟不上也是白搭。

我曾经踩过的坑：选了一个 17 位绝对式编码器，分辨率高达 0.0027°，满心欢喜装上去。结果实测精度只有 0.1°，因为码盘安装偏心太大。记住：分辨率是理论值，精度是实际值。选型时一定要看精度指标，别被分辨率忽悠了。

咱们重点说说 ABZ 信号，因为 Simulink 建模时主要处理的就是这三路信号。

在 Simulink 里，我习惯用 Edge Detector 模块来捕获 A、B 的上升沿和下降沿，然后通过一个状态机来判断正反转和计算位置。后面章节会详细讲这个模型。

UVW 信号是专门给无刷直流电机（BLDC）用的。它不像 ABZ 那样连续输出脉冲，而是每 60° 电角度切换一次状态。

三个信号组合起来，一共 6 种状态（001、010、011、100、101、110）。每种状态对应一个换相时刻。控制器根据这个状态就知道该给哪两相通电了。

U	V	W	电角度范围	通电相
1	0	0	0° ~ 60°	A+ B-
1	1	0	60° ~ 120°	A+ C-
0	1	0	120° ~ 180°	B+ C-
0	1	1	180° ~ 240°	B+ A-
0	0	1	240° ~ 300°	C+ A-
1	0	1	300° ~ 360°	C+ B-

注意：UVW 信号的分辨率很低，每 60° 才变化一次。所以它只能用于粗略的换相控制。如果你需要精确的速度或位置控制，还得靠 ABZ 信号或者绝对式编码器。

下面这张图把本章的核心知识点串起来了。你可以把它当作一个快速索引，后面建模时随时回来对照。