運動控制系統基本架構及控制軌跡要點簡述

運動控制起源于早期的伺服控制。簡單地說，運動控制就是對機械運動部件的位置、速度等進行實時的控制管理，使其按照預期的運動軌跡和規定的運動參數進行運動。早期的運動控制技術主要是伴隨著數控技術、機器人技術和工廠自動化技術的發展而發展的。早期的運動控制器實際上是可以獨立運行的專用的控制器，往往無需另外的處理器和操作系統支持，可以獨立完成運動控制功能、工藝技術要求的其他功能和人機交互功能。這類控制器可以成為獨立運行的運動控制器。這類控制器主要針對專門的數控機械和其他自動化設備而設計，往往已根據應用行業的工藝要求設計了相關的功能，用戶只需要按照其協議要求編寫應用加工代碼文件，利用 RS232或者DNC方式傳輸到控制器，控制器即可完成相關的動作。這類控制器往往不能離開其特定的工藝要求而跨行業應用，控制器的開放性僅僅依賴于控制器的加工代碼協議，用戶不能根據應用要求而重組自己的運動控制系統。

　　運動控制的定義

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

　　運動控制系統的基本架構組成

　　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。許多控制器也可以在內部閉合一個速度環。

　　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和速度環，以獲得更精確的控制。

　　一個執行器如液壓泵、氣缸、線性執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行器的位置到位置控制器，以實現和位置控制環的閉合。

　　眾多機械部件用以將執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、聯軸器以及線性和旋轉軸承。

　　在運動控制方面，幾項運動所需控制軌跡

　　（1）點對點運動（Point-to-Point）：單軸的運用，通過運動控制卡的指令集，控制單軸由A點運動到B點，所以又稱為點對點運動。

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

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

　?。?）多軸同時運動或是同時停止：控制兩個以上的運動軸做PTP的同時運動，或是同時停止。

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