工業(yè)運(yùn)動控制器的原理及控制形式、優(yōu)點(diǎn)

運(yùn)動控制器是一種電子設(shè)備，通常與運(yùn)動控制軟件配合使用，用于控制機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床和其他自動化設(shè)備移動或執(zhí)行各種任務(wù)。運(yùn)動控制器主要由一臺計(jì)算機(jī)和相關(guān)的硬件組成，如數(shù)字信號處理器（DSP）和模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器（ADC），并與運(yùn)動控制系統(tǒng)中的伺服電機(jī)、驅(qū)動器和傳感器等設(shè)備進(jìn)行通訊。

運(yùn)動控制器被廣泛應(yīng)用于許多領(lǐng)域，尤其是在交流伺服和多軸控制系統(tǒng)中。它可以充分利用計(jì)算資源，幫助用戶規(guī)劃軌跡，執(zhí)行預(yù)定的動作，并進(jìn)行高精度的伺服控制。

運(yùn)動控制技術(shù)的發(fā)展是制造自動化發(fā)展的旋律，也是推動新工業(yè)革命的關(guān)鍵技術(shù)。運(yùn)動控制通常是指在復(fù)雜條件下將預(yù)定義的控制系統(tǒng)和設(shè)計(jì)指令轉(zhuǎn)換為預(yù)期的機(jī)械運(yùn)動，以實(shí)現(xiàn)精確的位置、速度、加速度、扭矩或力控制。

運(yùn)動控制器是一種特殊的控制器，用于控制電機(jī)的運(yùn)行模式：例如，電機(jī)通過沖擊開關(guān)控制交流接觸器，將電機(jī)拉到指定位置，然后下降或使用時間繼電器控制電機(jī)的前后旋轉(zhuǎn)，或先停一會兒，再停一會兒。運(yùn)動控制在機(jī)器人和數(shù)控機(jī)床領(lǐng)域的應(yīng)用比在專用機(jī)床中更復(fù)雜，因?yàn)楹笳叩倪\(yùn)動形式更簡單，通常被稱為通用運(yùn)動控制。

根據(jù)能源的不同，運(yùn)動控制主要可分為以電動機(jī)為能源的電動運(yùn)動控制、以氣體和液體為能源的氣液控制和以燃料（煤、油等）為能源的熱電機(jī)控制。據(jù)統(tǒng)計(jì)，90%以上的電力來自電動機(jī)。電動機(jī)在現(xiàn)代生產(chǎn)和日常生活中發(fā)揮著非常重要的作用，因此電動運(yùn)動控制是這些運(yùn)動控制器中最常用的。

電子運(yùn)動控制是從電動機(jī)的使用演變而來的，電動機(jī)是針對電動機(jī)的控制系統(tǒng)的通用術(shù)語。運(yùn)動控制系統(tǒng)有很多種，但從基本的角度來看，現(xiàn)代運(yùn)動控制系統(tǒng)的典型設(shè)備主要由超級計(jì)算機(jī)、運(yùn)動控制器、動力驅(qū)動器、電機(jī)、執(zhí)行器和運(yùn)動控制器反饋裝置組成。運(yùn)動控制器是一個控制單元，其核心是一個中央控制單元，它的傳感器是一個信號檢測元件，它的電機(jī)或驅(qū)動單元和性能單元是控制器。

運(yùn)動控制器控制形式

點(diǎn)對點(diǎn)運(yùn)動控制：

也就是說，實(shí)現(xiàn)位置只有一個要求，而不考慮中間過程或軌跡。適當(dāng)?shù)倪\(yùn)動控制器應(yīng)快速定位速度，并在運(yùn)動的加速和減速階段應(yīng)用各種加速和減速控制策略。

在系統(tǒng)快速加速運(yùn)動中設(shè)定的速度下，通常會增加系統(tǒng)的加固和加速度，并在減速結(jié)束時應(yīng)用S曲線減速調(diào)整。為了避免系統(tǒng)安裝后的振動，系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在設(shè)計(jì)后相應(yīng)降低。因此，點(diǎn)運(yùn)動控制器通常具有控制網(wǎng)絡(luò)中參數(shù)變化和減速曲線變化的能力。

紙張滾動的連續(xù)運(yùn)動控制：

這種控制也稱為輪廓控制，主要用于傳統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)和切割系統(tǒng)中的運(yùn)動輪廓控制。相應(yīng)的運(yùn)動控制器必須解決如何保證系統(tǒng)修改輪廓的精度以及當(dāng)?shù)毒哐剌喞咚僖苿訒r如何保持切向速度恒定的問題。對于小片段的處理，該程序具有幾個預(yù)處理功能。

同步運(yùn)動控制：

指多軸協(xié)同運(yùn)動控制，可以在整個運(yùn)動過程中同步多軸，也可以在運(yùn)動過程中局部同步速度。主要用于系統(tǒng)控制，需要電子傳輸和電子喙功能。該行業(yè)包括印染、印刷、造紙、軋鋼和同步切割。自適應(yīng)功率控制通常用于相應(yīng)運(yùn)動控制器的控制算法中。通過自動調(diào)整調(diào)整變量的幅度和相位，可以確保增加的輸出控制功能與干擾的幅度相等，但相位相反，消除了周期性干擾，確保系統(tǒng)的同步控制。

換句話說，運(yùn)動控制器被廣泛應(yīng)用于許多領(lǐng)域，尤其是在交流伺服和多軸控制系統(tǒng)中。它可以充分利用計(jì)算機(jī)資源，方便用戶實(shí)現(xiàn)運(yùn)動路徑規(guī)劃，執(zhí)行預(yù)定動作，實(shí)現(xiàn)高精度伺服控制。運(yùn)動控制技術(shù)與交流伺服驅(qū)動技術(shù)的結(jié)合，推動了我國機(jī)電技術(shù)的不斷發(fā)展。

運(yùn)動控制器具有以下優(yōu)點(diǎn)：

精度高：可以實(shí)現(xiàn)非常準(zhǔn)確的位置控制，以及對加速度和速度的控制。

靈活性強(qiáng)：可以自由編程，以適應(yīng)不同的自動化環(huán)境。

可靠性高：通過監(jiān)測和反饋控制循環(huán)，能夠更好地保證運(yùn)動控制器的可靠性。

運(yùn)動控制器的作用

運(yùn)動控制器可以應(yīng)用于多種自動化設(shè)備中，例如：

工業(yè)機(jī)器人：運(yùn)動控制器可以控制機(jī)械臂完成各種任務(wù)，如加工、裝配和焊接。

數(shù)控機(jī)床：能夠精確控制機(jī)床刀具位置和速度，實(shí)現(xiàn)高效的加工過程。

醫(yī)療設(shè)備：可以應(yīng)用于醫(yī)學(xué)掃描儀、放射治療設(shè)備等，提高醫(yī)療設(shè)備的精度和穩(wěn)定性。

自動化生產(chǎn)線等：從傳送帶到貨架上的裝載有利用運(yùn)動控制器來平穩(wěn)而又迅速地移動包裹或貨物

其他自動化設(shè)備：如無人機(jī)、汽車工業(yè)中的物流車輛、半導(dǎo)體生產(chǎn)系統(tǒng)等。