運(yùn)動(dòng)控制器分類(lèi)_運(yùn)動(dòng)控制器選型

　　運(yùn)動(dòng)控制器的分類(lèi)

　　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(xiě)的程序，通過(guò)采集現(xiàn)場(chǎng)的I/O信號(hào)，實(shí)現(xiàn)各種運(yùn)算功能，對(duì)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(chǎng)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(lèi)：

　　根據(jù)運(yùn)動(dòng)控制器的核心技術(shù)方案來(lái)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(zhuān)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(hào)處理器（DSP）型等。

　　運(yùn)動(dòng)控制器根據(jù)被控對(duì)象分類(lèi)：

　　運(yùn)動(dòng)控制器根據(jù)被控制的對(duì)象來(lái)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(duì)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行控制又可對(duì)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(lèi)：

　　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(hù)開(kāi)發(fā)的應(yīng)用程序來(lái)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?lái)完成。這種控制器無(wú)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(lái)看，這兩種類(lèi)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(kāi)放性;獨(dú)立型運(yùn)動(dòng)控制器應(yīng)用起來(lái)靈活機(jī)動(dòng)、系統(tǒng)升級(jí)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(guò)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(lèi)：

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

　　1、開(kāi)環(huán)控制運(yùn)動(dòng)控制器

　　無(wú)位置檢測(cè)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(lèi)運(yùn)動(dòng)控制器最大的特點(diǎn)是控制方便、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜。運(yùn)動(dòng)控制器發(fā)出的位移指令信號(hào)流是單向的，因此不存在穩(wěn)定性問(wèn)題。但由于機(jī)械傳動(dòng)誤差不經(jīng)過(guò)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(cè)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(guò)反饋校正，但可采用軟件定值補(bǔ)償?shù)姆椒▉?lái)適當(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(cè)元件對(duì)被控單元進(jìn)行位置檢測(cè)，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(lèi)：

　　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(guò)程中也不進(jìn)行加工或測(cè)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(duì)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(guò)程中要進(jìn)行加工或測(cè)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(guò)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(chǎng)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(lái)自運(yùn)動(dòng)控制器的控制信號(hào)（通常是速度或扭矩信號(hào)）轉(zhuǎn)換為更高功率的電流或電壓信號(hào)。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(jiǎn)單的例子是，一個(gè)系統(tǒng)包含兩個(gè)轉(zhuǎn)盤(pán)，它們按照一個(gè)給定的相對(duì)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。