小回路回授

小回路反馈是一种经典方法，用于在整个反馈回路中使用围绕子系统的反馈回路来设计稳定稳健的线性反馈控制系统。

该方法适用于图形方法的设计，在数字计算机问世之前就已使用。 在第二次世界大战中，这种方法被用于设计火炮放置控制系统。 它现在仍在使用，但并不总是以名称提及。 它经常在波德图方法的背景下进行讨论。 小回路反馈可用于稳定运算放大器。

前向路径，仅考虑没有小回路反馈的前向路径，具有三个不可避免的移相阶段。 电机电感和绕组电阻形成一个带宽约为 200 Hz 的低通滤波器。 加速度到速度是一个积分器，速度到位置是一个积分器。 这将具有 180 到 270 度的总相移。 简单地连接位置反馈几乎总是会导致不稳定的行为。

最里面的回路调节力矩电机中的电流。 这种类型的电机产生的扭矩几乎与转子电流成正比，即使它被迫向后转动也是如此。 由于换向器的作用，有时会出现两个转子绕组同时通电的情况。 如果电机由电压控制的电压源驱动，电流和转矩都会大致翻倍。 通过用一个小检测电阻器 (RS) 检测电流并将该电压反馈到驱动放大器的反相输入端，该放大器变成一个压控电流源。 在恒流条件下，当两个绕组通电时，它们共享电流，转矩的变化在10%左右。

下一个最内层的循环调节电机速度。 来自转速计（小型永磁直流发电机）的电压信号与电机的角速度成正比。 该信号被反馈到速度控制放大器 (KV) 的反相输入端。 速度控制系统使系统在出现扭矩变化（例如风、绕第二轴的运动和来自电机的扭矩波动）时“更硬”。

最外面的回路，主回路，调节负载位置。 在此示例中，实际负载位置的位置反馈由产生二进制输出代码的旋转编码器提供。 实际位置与驱动位置控制放大器 (KP) 的 DAC（数模转换器）的数字减法器进行比较。 位置控制允许伺服补偿下垂和由电机和望远镜之间的齿轮（未显示）引起的轻微位置波动。

通常的设计程序是使用局部反馈来设计最内部的子系统（望远镜示例中的电流控制回路）以线性化和平坦化增益。 稳定性通常由波德图方法保证。 通常，带宽尽可能宽。 然后设计下一个回路（望远镜例子中的速度回路）。 该子系统的带宽设置为比封闭系统带宽小 3 到 5 倍。 该过程继续进行，每个环路的带宽都小于封闭系统的带宽。 只要每个环路的带宽小于封闭子系统带宽的 3 到 5 倍，封闭系统的相移就可以忽略不计，即可以将子系统视为简单的平坦增益 . 由于每个子系统的带宽小于它所包围的系统的带宽，因此希望每个子系统的带宽尽可能大，以便最外层环路有足够的带宽。 该系统通常表示为信号流图，其整体传递函数可以根据梅森增益公式计算得出。