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闭环速度矢量控制的速度值来自于编码器的实际测量值，而不是通过模型计算得出的，因此其动态响应特性更好。在运动控制中，对速度和转矩的动态特性要求很高，不带编码器的矢量控制已经不能满足控制的要求，此时应采用带编码器的矢量控制。
相对于不带编码器的矢量控制，电流分量的建模考虑了速度实际值，驱动的动态特性明显提升，速度可在闭环中降至0Hz（静止状态），也可在额定速度范围内保持恒定转矩，因此其不需要开环闭环切换和静态转矩设置。带编码器的矢量控制功能图如图3-32所示。
图3-32 带编码器的矢量控制功能图
本节以西门子SINAMICS G120变频器的控制单元CU250S-2为例，如图3-33所示，简要地介绍如何通过西门子驱动调试软件Starter调试带编码器矢量控制的相关参数。
SINAMICS G120变频器是西门子SINAMICS系列通用型变频器，具有模块化结构，主要包括两个功能单元：控制单元和功率单元。控制单元用于控制或监控功率单元及电机，选择控制模式，与上位的控制器通信。功率单元包括整流及逆变部分，用于对电机供电。用户可以根据具体应用自由搭配不同的控制单元与功率模块。
控制单元CU250S-2有两路编码器接口，适应于对速度控制有高要求以及有定位需求的应用。
带编码器的矢量控制，其基本调试步骤与无编码器的矢量控制类似，在此不再赘述。不同的是其增加了编码器的设置。
图3-33 SINAMICS G120变频器
1. 编码器设置
本节所介绍的控制单元CU250S-2提供了两路编码器接口，其中端子支持旋转变压器和HTL编码器，SUB-D接口支持HTL/TTL编码器和SSI编码器。图3-34所示为HTL编码器1的设置，图3-35所示为SSI编码器2的设置。
图3-34 HTL编码器1的设置
图3-35 SSI编码器2的设置
编码器反馈通道可以通过参数p410对编码器实际值进行取反，也可以通过p1441设置编码器实际值的滤波时间，如图3-36所示。在实际应用中，由于存在外部干扰量，通常会设置一定的滤波时间，例如1ms。
图3-36 编码器的反馈通道
2. 速度控制器的手动优化
带编码器的矢量控制的速度控制器与无编码器的矢量控制一样，不同的是速度实际值的反馈由模型计算值换成了编码器实际值，如图3-37所示。
图3-37 带编码器反馈的速度控制器
速度控制器的设置直接影响负载运行的响应性和稳定性，通常最优设置可以通过上节电机的动态测量得到，但带编码器的矢量控制的应用一般对精度要求较高，有时的动态自动优化不能完全满足要求，此时就需要手动优化。
如果电机显示出以下性能，则表示速度控制器设置较好。如图3-38所示，速度设定值（虚线）随着设置的斜坡上升时间和圆弧而升高，速度实际值紧随设定值，无超调。
图3-38 速度设定值与实际值跟踪较好
速度实际值跟随设定值较差如图3-39所示，此时就需要手动优化速度控制器，手动优化有很多种方法，主要是选择合适的增益 K p 和积分时间 T n ，下面的方法供参考。
图3-39 速度设定值与实际值跟踪较差
如果设置了转动惯量，可通过自动参数设定（p0340=4）自动计算速度控制器的增益 K p 和积分时间 T n 。此时控制器参数根据对称最优化确定如下：
T n =4 T s
K p =0.5×r345/ T s =2×r345/ T n
T s 为短延迟时间的总和（p1442）；r345为电机的额定起动时间，即电机从静止以额定转矩加速到额定速度的时间，是机械总转动惯量 J 的标度。
式中 p0341——电机的转动惯量；
p0342——总转动惯量和电机转动惯量的比例；
p0311——电机的额定速度；
r333——电机的额定转矩。
如果在这些设置下产生振动，应手动降低速度环控制增益 K p ，或适当地增加速度实际值平滑时间或增大速度环控积分时间 T n 。
最简单的手动设置速度控制器的方法是先通过 K p 和速度实际值平滑时间确定动态响应，于是可以尽可能地减少积分时间。此时必须注意，即使在弱磁范围中控制也要保持稳定。
为了抑制由速度控制器引起的振动，通常需要适当地提高速度实际值的平滑时间，或者降低控制器增益，或延长积分时间。
可以通过Starter软件跟踪功能来实时地监控速度控制器的调试效果，采样时间最短可以设置为0.5ms，如图3-40所示。Starter软件跟踪速度曲线如图3-41所示。
图3-40 Starter软件跟踪功能的设置
图3-41 Starter软件跟踪速度曲线
Starter软件的跟踪功能非常强大，可以根据需要设定函数跟踪，如图3-42所示，可以设定函数$1-$2，曲线1-曲线2，即速度给定值与速度实际值的差。也可以跟踪二进制位功能，如图3-43所示，可以跟踪输入端子每个位的状态。详细介绍可参考西门子SIN-AMICS Starter入门指南。
图3-42 调试软件跟踪设定函数功能
图3-43 调试软件跟踪二进制位功能
3. 速度控制器的前馈控制
速度控制器的前馈控制，即转矩预控，通过速度设定值和转动惯量计算加速转矩 M acc ，并将其预连接到电流控制器。
式中 p1496——转矩预控系数（%）；
p341——电机转动惯量；
p342——总转动惯量与电机转动惯量的比例。
加速转矩计算值 M acc 通过适配环节跳过速度控制器直接作为附加的控制量连接到电流控制器上，即直接由电流控制器预先控制，如图3-44所示。
图3-44 转矩预控通道
因为由转动惯量产生的加速转矩直接作用到电流控制器上，对于速度控制器的输入速度设定值和实际值的偏差会减小，因此速度控制器只需要稍微调节，即可对控制环中的干扰量进行补偿。因此，转矩预控将提高速度控制器的控制特性。
在实际应用中，可通过调整转矩预控系数p1496达到不同的控制效果，例如在同一个系统中要求两台设备具有同样的加速效果，即可通过设置不同的转矩预控系数使得两台设备加速效果一致。
矢量控制方法的提出具有划时代意义，现在已成为运动控制中应用最广泛的控制方法之一。它使交流电机的控制能够像直流电机一样，对转矩和速度进行精确的控制，具有系统响应快、控制灵活等诸多优点。交流电机控制精度的提高使得直流电机维护复杂等缺点逐渐显现，从而使得交流电机逐步取代了直流电机并得到了广泛的应用。