運動(dòng)控制系統基本架構及控制軌跡要點(diǎn)簡(jiǎn)述

運動(dòng)控制起源于早期的伺服控制。簡(jiǎn)單地說(shuō)，運動(dòng)控制就是對機械運動(dòng)部件的位置、速度等進(jìn)行實(shí)時(shí)的控制管理，使其按照預期的運動(dòng)軌跡和規定的運動(dòng)參數進(jìn)行運動(dòng)。早期的運動(dòng)控制技術(shù)主要是伴隨著(zhù)數控技術(shù)、機器人技術(shù)和工廠(chǎng)自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展的。早期的運動(dòng)控制器實(shí)際上是可以獨立運行的專(zhuān)用的控制器，往往無(wú)需另外的處理器和操作系統支持，可以獨立完成運動(dòng)控制功能、工藝技術(shù)要求的其他功能和人機交互功能。這類(lèi)控制器可以成為獨立運行的運動(dòng)控制器。這類(lèi)控制器主要針對專(zhuān)門(mén)的數控機械和其他自動(dòng)化設備而設計，往往已根據應用行業(yè)的工藝要求設計了相關(guān)的功能，用戶(hù)只需要按照其協(xié)議要求編寫(xiě)應用加工代碼文件，利用 RS232或者DNC方式傳輸到控制器，控制器即可完成相關(guān)的動(dòng)作。這類(lèi)控制器往往不能離開(kāi)其特定的工藝要求而跨行業(yè)應用，控制器的開(kāi)放性?xún)H僅依賴(lài)于控制器的加工代碼協(xié)議，用戶(hù)不能根據應用要求而重組自己的運動(dòng)控制系統。

　　運動(dòng)控制的定義

　　運動(dòng)控制（MC）是自動(dòng)化的一個(gè)分支，它使用通稱(chēng)為伺服機構的一些設備如液壓泵，線(xiàn)性執行機或者是電機來(lái)控制機器的位置和/或速度。運動(dòng)控制在機器人和數控機床的領(lǐng)域內的應用要比在專(zhuān)用機器中的應用更復雜，因為后者運動(dòng)形式更簡(jiǎn)單，通常被稱(chēng)為通用運動(dòng)控制（GMC）。運動(dòng)控制被廣泛應用在包裝、印刷、紡織和裝配工業(yè)中。

　　運動(dòng)控制系統的基本架構組成

　　一個(gè)運動(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部閉合一個(gè)速度環(huán)。

　　一個(gè)驅動(dòng)或放大器用以將來(lái)自運動(dòng)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(jìn)的智能化驅動(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)執行器如液壓泵、氣缸、線(xiàn)性執行機或電機用以輸出運動(dòng)。

　　一個(gè)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行器的位置到位置控制器，以實(shí)現和位置控制環(huán)的閉合。

　　眾多機械部件用以將執行器的運動(dòng)形式轉換為期望的運動(dòng)形式，它包括齒輪箱、軸、滾珠絲杠、齒形帶、聯(lián)軸器以及線(xiàn)性和旋轉軸承。

　　在運動(dòng)控制方面，幾項運動(dòng)所需控制軌跡

　?。?）點(diǎn)對點(diǎn)運動(dòng)（Point-to-Point）：?jiǎn)屋S的運用，通過(guò)運動(dòng)控制卡的指令集，控制單軸由A點(diǎn)運動(dòng)到B點(diǎn)，所以又稱(chēng)為點(diǎn)對點(diǎn)運動(dòng)。

　?。?）補間運動(dòng)（Interpolation）：補間運動(dòng)通?？梢苑譃榫€(xiàn)性補間及圓弧補間運動(dòng)。線(xiàn)性通?？梢杂蓛奢S以上構成，而圓弧補間運動(dòng)則由兩軸構成，形成一個(gè)多維或二維的運動(dòng)軌跡。通常補間運動(dòng)可以用于連續軌跡的運動(dòng)控制，例如雕刻或是鞋模等等。補間運動(dòng)的解析決定了軌跡運動(dòng)的控制精度。

　?。?）螺線(xiàn)型運動(dòng)：由二維的圓弧運動(dòng)和垂直軸的線(xiàn)性運動(dòng)組合而成，多用于工具機的應用中。

　?。?）多軸同時(shí)運動(dòng)或是同時(shí)停止：控制兩個(gè)以上的運動(dòng)軸做PTP的同時(shí)運動(dòng)，或是同時(shí)停止。

　?。?）同步運動(dòng)控制：通過(guò)運動(dòng)控制卡的絕對同步性，可以使多軸的運動(dòng)依照一定的時(shí)間順序準確控制，也可以通過(guò)條件設定使得軸與軸之間可以依據相互關(guān)系而運動(dòng)。通常這種方式的控制必須采用串行式的運動(dòng)控制器才能達成，由于串行式控制器與馬達驅動(dòng)器有特定的通信協(xié)議，彼此之間可以依據運作的時(shí)鐘，來(lái)