運(yùn)動(dòng)控制器分類_運(yùn)動(dòng)控制器選型

　　運(yùn)動(dòng)控制器的分類

　　運(yùn)動(dòng)控制器是整個(gè)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的核心，作用是執(zhí)行編寫的程序，通過采集現(xiàn)場的I/O信號，實(shí)現(xiàn)各種運(yùn)算功能，對程序流程和I/O設(shè)備進(jìn)行控制，并與操作站和其他現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行通信。

　　根據(jù)運(yùn)動(dòng)控制器的核心技術(shù)方案分類：

　　根據(jù)運(yùn)動(dòng)控制器的核心技術(shù)方案來分，主要可分為基于模擬電路型、基于微控制單元型、基于可編程控制器型、基于通用計(jì)算機(jī)型、基于專用集成電路（ASIC）型、基于可編程邏輯器件型和基于數(shù)字信號處理器（DSP）型等。

　　運(yùn)動(dòng)控制器根據(jù)被控對象分類：

　　運(yùn)動(dòng)控制器根據(jù)被控制的對象來分，可分為步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制器、伺服電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制器和既可對步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行控制又可對直流或交流伺服電機(jī)進(jìn)行控制的運(yùn)動(dòng)控制器。

　　根據(jù)運(yùn)動(dòng)控制器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分類：

　　運(yùn)動(dòng)控制器主要可以分為基于總線的運(yùn)動(dòng)控制器和獨(dú)立應(yīng)用的運(yùn)動(dòng)控制器及混合型運(yùn)動(dòng)控制器。

　　基于總線的運(yùn)動(dòng)控制器是利用現(xiàn)有的硬件和操作系統(tǒng)，并結(jié)合用戶開發(fā)的應(yīng)用程序來實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)控制的，具有高速的數(shù)據(jù)處理能力?？偩€形式上主要有ISA接口、PCI接口、VME接口、RS232接口和USB接口等。

　　獨(dú)立應(yīng)用的運(yùn)動(dòng)控制器是將控制器、I/O、操作界面和通信接口裝入一個(gè)機(jī)殼內(nèi)，伺服環(huán)的更新、I/O和操作界面均由內(nèi)部適當(dāng)?shù)能浖硗瓿?。這種控制器無法提供像基于總線的控制器那樣靈活的通信和操作界面，而且要集成到大型的系統(tǒng)也比較困難。但從應(yīng)用需求來看，這兩種類型的運(yùn)動(dòng)控制器各有其優(yōu)點(diǎn)：基于總線結(jié)構(gòu)型的運(yùn)動(dòng)控制器易于系統(tǒng)集成，具有很好的網(wǎng)絡(luò)功能和開放性;獨(dú)立型運(yùn)動(dòng)控制器應(yīng)用起來靈活機(jī)動(dòng)、系統(tǒng)升級優(yōu)化也比較容易。

　　混合型的運(yùn)動(dòng)控制器是由一個(gè)運(yùn)動(dòng)控制器和一個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)器組裝而成的，既具有獨(dú)立運(yùn)動(dòng)控制器的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也可以通過很多方法和協(xié)議將多個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)器連接在一起，進(jìn)行協(xié)調(diào)控制。

　　運(yùn)動(dòng)控制器根據(jù)位置控制原理分類：

　　運(yùn)動(dòng)控制器根據(jù)位置控制原理，即有無檢測反饋傳感器及其檢測裝置，可分為開環(huán)、半閉環(huán)和閉環(huán)三種基本的運(yùn)動(dòng)控制器。

　　1、開環(huán)控制運(yùn)動(dòng)控制器

　　無位置檢測反饋裝置，其執(zhí)行電動(dòng)機(jī)一般采用步進(jìn)電機(jī)。此類運(yùn)動(dòng)控制器最大的特點(diǎn)是控制方便、結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格便宜。運(yùn)動(dòng)控制器發(fā)出的位移指令信號流是單向的，因此不存在穩(wěn)定性問題。但由于機(jī)械傳動(dòng)誤差不經(jīng)過反饋校正，故位置精度一般不高。

　　2、半閉環(huán)控制運(yùn)動(dòng)控制器

　　位置反饋采用轉(zhuǎn)角檢測元件，直接安裝在伺服電機(jī)或絲杠端部。由于具有位置反饋比較控制，可獲得較高的定位精度，大部分機(jī)械傳動(dòng)環(huán)節(jié)未包括在系統(tǒng)閉環(huán)環(huán)路內(nèi)，因此可獲得較穩(wěn)定的控制特性。絲杠等機(jī)械傳動(dòng)誤差不能通過反饋校正，但可采用軟件定值補(bǔ)償?shù)姆椒▉磉m當(dāng)提高其精度。

　　3、全閉環(huán)控制運(yùn)動(dòng)控制器

　　采用光柵等檢測元件對被控單元進(jìn)行位置檢測，可以消除從電機(jī)到被控單元之間整個(gè)機(jī)械傳動(dòng)鏈中的傳動(dòng)誤差，得到很高的靜態(tài)定位精度。但由于在整個(gè)控制環(huán)內(nèi)，許多機(jī)械傳動(dòng)環(huán)節(jié)的摩擦特性、剛性和間隙均為非線性，并且整個(gè)機(jī)械傳動(dòng)鏈的動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間（與電氣響應(yīng)時(shí)間相比）又非常大，使得整個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性校正很困難，運(yùn)動(dòng)控制器的設(shè)計(jì)和調(diào)整也相當(dāng)復(fù)雜。

　　運(yùn)動(dòng)控制器根據(jù)被控量的性質(zhì)和運(yùn)動(dòng)控制方式分類：

　　1、位置控制

　　運(yùn)動(dòng)控制器位置控制按控制原理分為點(diǎn)位運(yùn)動(dòng)控制和連續(xù)軌跡運(yùn)動(dòng)控制。

　　點(diǎn)位控制是點(diǎn)到點(diǎn)的定位控制，它不控制點(diǎn)與點(diǎn)之間的運(yùn)動(dòng)軌跡，在此過程中也不進(jìn)行加工或測量。

　　連續(xù)軌跡控制又分為直線控制和輪廓控制。直線控制是指被控對象以一定速度沿某個(gè)方向的直線運(yùn)動(dòng)（單軸或多軸聯(lián)動(dòng)），在此過程中要進(jìn)行加工或測量;輪廓控制是控制兩個(gè)或兩個(gè)以上坐標(biāo)軸移動(dòng)的瞬時(shí)位置與速度，通過聯(lián)動(dòng)形成一個(gè)平面或空間的輪廓曲線或曲面。

　　2、速度控制和加速度控制

　　運(yùn)動(dòng)控制器速度控制既可單獨(dú)使用，也可以與位置控制聯(lián)合成為雙回路控制，但主回路是位置控制，速度控制作為反饋校正，改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。

　　3、同步控制

　　運(yùn)動(dòng)控制器同步控制是兩軸或兩軸以上的速度或位置的同步運(yùn)動(dòng)控制，如需要有電子齒輪箱和電子凸輪功能的系統(tǒng)控制。有的除了要求同時(shí)啟動(dòng)外，還要求位置同步，其同步精度要求較高。

　　4、力和力矩控制

　　塑料薄膜、鋼帶、布和紙張等卷取機(jī)是恒張力控制。自動(dòng)組裝機(jī)的擰緊螺母以及自動(dòng)鉆孔等場合，運(yùn)動(dòng)控制器應(yīng)采用力矩與位置同步控制。

　　運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)組成架構(gòu)

　　一個(gè)運(yùn)動(dòng)控制器用以生成軌跡點(diǎn)（期望輸出）和閉合位置反饋環(huán)。許多控制器也可以在內(nèi)部閉合一個(gè)速度環(huán)。

　　一個(gè)驅(qū)動(dòng)或放大器用以將來自運(yùn)動(dòng)控制器的控制信號（通常是速度或扭矩信號）轉(zhuǎn)換為更高功率的電流或電壓信號。更為先進(jìn)的智能化驅(qū)動(dòng)可以自身閉合位置環(huán)和速度環(huán)，以獲得更精確的控制。

　　一個(gè)執(zhí)行器如液壓泵、氣缸、線性執(zhí)行機(jī)或電機(jī)用以輸出運(yùn)動(dòng)。

　　一個(gè)反饋傳感器如光電編碼器，旋轉(zhuǎn)變壓器或霍爾效應(yīng)設(shè)備等用以反饋執(zhí)行器的位置到位置控制器，以實(shí)現(xiàn)和位置控制環(huán)的閉合。

　　眾多機(jī)械部件用以將執(zhí)行器的運(yùn)動(dòng)形式轉(zhuǎn)換為期望的運(yùn)動(dòng)形式，它包括齒輪箱、軸、滾珠絲杠、齒形帶、聯(lián)軸器以及線性和旋轉(zhuǎn)軸承。

　　通常，一個(gè)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的功能包括：

　　速度控制

　　點(diǎn)位控制（點(diǎn)到點(diǎn)）。有很多方法可以計(jì)算出一個(gè)運(yùn)動(dòng)軌跡，它們通?；谝粋€(gè)運(yùn)動(dòng)的速度曲線如三角速度曲線，梯形速度曲線或者S型速度曲線。

　　電子齒輪（或電子凸輪）。也就是從動(dòng)軸的位置在機(jī)械上跟隨一個(gè)主動(dòng)軸的位置變化。一個(gè)簡單的例子是，一個(gè)系統(tǒng)包含兩個(gè)轉(zhuǎn)盤，它們按照一個(gè)給定的相對角度關(guān)系轉(zhuǎn)動(dòng)。電子凸輪較之電子齒輪更復(fù)雜一些，它使得主動(dòng)軸和從動(dòng)軸之間的隨動(dòng)關(guān)系曲線是一個(gè)函數(shù)。這個(gè)曲線可以是非線性的，但必須是一個(gè)函數(shù)關(guān)系。