運動控制器分類_運動控制器選型

　　運動控制器的分類

　　運動控制器是整個運動控制系統(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，實現(xiàn)各種運算功能，對程序流程和I/O設備進行控制，并與操作站和其他現(xiàn)場設備進行通信。

　　根據(jù)運動控制器的核心技術方案分類：

　　根據(jù)運動控制器的核心技術方案來分，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、基于通用計算機型、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。

　　運動控制器根據(jù)被控對象分類：

　　運動控制器根據(jù)被控制的對象來分，可分為步進電機運動控制器、伺服電機運動控制器和既可對步進電機進行控制又可對直流或交流伺服電機進行控制的運動控制器。

　　根據(jù)運動控制器的系統(tǒng)結構分類：

　　運動控制器主要可以分為基于總線的運動控制器和獨立應用的運動控制器及混合型運動控制器。

　　基于總線的運動控制器是利用現(xiàn)有的硬件和操作系統(tǒng)，并結合用戶開發(fā)的應用程序來實現(xiàn)運動控制的，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。

　　獨立應用的運動控制器是將控制器、I/O、操作界面和通信接口裝入一個機殼內，伺服環(huán)的更新、I/O和操作界面均由內部適當?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。但從應用需求來看，這兩種類型的運動控制器各有其優(yōu)點：基于總線結構型的運動控制器易于系統(tǒng)集成，具有很好的網(wǎng)絡功能和開放性;獨立型運動控制器應用起來靈活機動、系統(tǒng)升級優(yōu)化也比較容易。

　　混合型的運動控制器是由一個運動控制器和一個伺服驅動器組裝而成的，既具有獨立運動控制器的優(yōu)點，同時也可以通過很多方法和協(xié)議將多個伺服驅動器連接在一起，進行協(xié)調控制。

　　運動控制器根據(jù)位置控制原理分類：

　　運動控制器根據(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)三種基本的運動控制器。

　　1、開環(huán)控制運動控制器

　　無位置檢測反饋裝置，其執(zhí)行電動機一般采用步進電機。此類運動控制器最大的特點是控制方便、結構簡單、價格便宜。運動控制器發(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。但由于機械傳動誤差不經(jīng)過反饋校正，故位置精度一般不高。

　　2、半閉環(huán)控制運動控制器

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

　　3、全閉環(huán)控制運動控制器

　　采用光柵等檢測元件對被控單元進行位置檢測，可以消除從電機到被控單元之間整個機械傳動鏈中的傳動誤差，得到很高的靜態(tài)定位精度。但由于在整個控制環(huán)內，許多機械傳動環(huán)節(jié)的摩擦特性、剛性和間隙均為非線性，并且整個機械傳動鏈的動態(tài)響應時間（與電氣響應時間相比）又非常大，使得整個閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性校正很困難，運動控制器的設計和調整也相當復雜。

　　運動控制器根據(jù)被控量的性質和運動控制方式分類：

　　1、位置控制

　　運動控制器位置控制按控制原理分為點位運動控制和連續(xù)軌跡運動控制。

　　點位控制是點到點的定位控制，它不控制點與點之間的運動軌跡，在此過程中也不進行加工或測量。

　　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方向的直線運動（單軸或多軸聯(lián)動），在此過程中要進行加工或測量;輪廓控制是控制兩個或兩個以上坐標軸移動的瞬時位置與速度，通過聯(lián)動形成一個平面或空間的輪廓曲線或曲面。

　　2、速度控制和加速度控制

　　運動控制器速度控制既可單獨使用，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)的動態(tài)性能。

　　3、同步控制

　　運動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動控制，如需要有電子齒輪箱和電子凸輪 功能的系統(tǒng)控制。有的除了要求同時啟動外，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、布和紙張等卷取機是恒張力控制。自動組裝機的擰緊螺母以及自動鉆孔等場合，運動控制器應采用力矩與位置同步控制。

　　運動控制系統(tǒng)組成架構

　　一個運動控制器用以生成軌跡點（期望輸出）和閉合位置反饋環(huán)。許多控制器也可以在內部閉合一個速度環(huán)。

　　一個驅動或放大器用以將來自運動控制器的控制信號（通常是速度或扭矩信號）轉換為更高功率的電流或電壓信號。更為先進的智能化驅動可以自身閉合位置環(huán)和速度環(huán)，以獲得更精確的控制。

　　一個執(zhí)行器如液壓泵、氣缸、線性執(zhí)行機或電機用以輸出運動。

　　一個反饋傳感器如光電編碼器，旋轉變壓器或霍爾效應設備等用以反饋執(zhí)行器的位置到位置控制器，以實現(xiàn)和位置控制環(huán)的閉合。

　　眾多機械部件用以將執(zhí)行器的運動形式轉換為期望的運動形式，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軸承。

　　通常，一個運動控制系統(tǒng)的功能包括：

　　速度控制

　　點位控制（點到點）。有很多方法可以計算出一個運動軌跡，它們通常基于一個運動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）。也就是從動軸的位置在機械上跟隨一個主動軸的位置變化。一個簡單的例子是，一個系統(tǒng)包含兩個轉盤，它們按照一個給定的相對角度關系轉動。電子凸輪較之電子齒輪更復雜一些，它使得主動軸和從動軸之間的隨動關系曲線是一個函數(shù)。這個曲線可以是非線性的，但必須是一個函數(shù)關系。

　　運動控制器選型

　　1.根據(jù)要開發(fā)設備的工作特點，確定伺服電機的類型。

　　2.確定要控制的電機軸數(shù)和電機工作模式。

　　3.確定位置檢測、反饋模式，選擇是否采用光電編碼器或光柵尺或磁柵尺。

　　4.確定輸入輸出開關量的數(shù)量。

　　5.根據(jù)以上內容，選擇合適的運動控制器