运动控制器分类_运动控制器选型

　　运动控制器的分类

　　运动控制器是整个运动控制系统的核心，作用是执行编写的程序，通过采集现场的I/O信号，实现各种运算功能，对程序流程和I/O设备进行控制，并与操作站和其他现场设备进行通信。

　　根据运动控制器的核心技术方案分类：

　　根据运动控制器的核心技术方案来分，主要可分为基于模拟电路型、基于微控制单元型、基于可编程控制器型、基于通用计算机型、基于专用集成电路（ASIC）型、基于可编程逻辑器件型和基于数字信号处理器（DSP）型等。

　　运动控制器根据被控对象分类：

　　运动控制器根据被控制的对象来分，可分为步进电机运动控制器、伺服电机运动控制器和既可对步进电机进行控制又可对直流或交流伺服电机进行控制的运动控制器。

　　根据运动控制器的系统结构分类：

　　运动控制器主要可以分为基于总线的运动控制器和独立应用的运动控制器及混合型运动控制器。

　　基于总线的运动控制器是利用现有的硬件和操作系统，并结合用户开发的应用程序来实现运动控制的，具有高速的数据处理能力。总线形式上主要有ISA接口、PCI接口、VME接口、RS232接口和USB接口等。

　　独立应用的运动控制器是将控制器、I/O、操作界面和通信接口装入一个机壳内，伺服环的更新、I/O和操作界面均由内部适当的软件来完成。这种控制器无法提供像基于总线的控制器那样灵活的通信和操作界面，而且要集成到大型的系统也比较困难。但从应用需求来看，这两种类型的运动控制器各有其优点：基于总线结构型的运动控制器易于系统集成，具有很好的网络功能和开放性;独立型运动控制器应用起来灵活机动、系统升级优化也比较容易。

　　混合型的运动控制器是由一个运动控制器和一个伺服驱动器组装而成的，既具有独立运动控制器的优点，同时也可以通过很多方法和协议将多个伺服驱动器连接在一起，进行协调控制。

　　运动控制器根据位置控制原理分类：

　　运动控制器根据位置控制原理，即有无检测反馈传感器及其检测装置，可分为开环、半闭环和闭环三种基本的运动控制器。

　　1、开环控制运动控制器

　　无位置检测反馈装置，其执行电动机一般采用步进电机。此类运动控制器最大的特点是控制方便、结构简单、价格便宜。运动控制器发出的位移指令信号流是单向的，因此不存在稳定性问题。但由于机械传动误差不经过反馈校正，故位置精度一般不高。

　　2、半闭环控制运动控制器

　　位置反馈采用转角检测元件，直接安装在伺服电机或丝杠端部。由于具有位置反馈比较控制，可获得较高的定位精度，大部分机械传动环节未包括在系统闭环环路内，因此可获得较稳定的控制特性。丝杠等机械传动误差不能通过反馈校正，但可采用软件定值补偿的方法来适当提高其精度。

　　3、全闭环控制运动控制器

　　采用光栅等检测元件对被控单元进行位置检测，可以消除从电机到被控单元之间整个机械传动链中的传动误差，得到很高的静态定位精度。但由于在整个控制环内，许多机械传动环节的摩擦特性、刚性和间隙均为非线性，并且整个机械传动链的动态响应时间（与电气响应时间相比）又非常大，使得整个闭环系统的稳定性校正很困难，运动控制器的设计和调整也相当复杂。

　　运动控制器根据被控量的性质和运动控制方式分类：

　　1、位置控制

　　运动控制器位置控制按控制原理分为点位运动控制和连续轨迹运动控制。

　　点位控制是点到点的定位控制，它不控制点与点之间的运动轨迹，在此过程中也不进行加工或测量。

　　连续轨迹控制又分为直线控制和轮廓控制。直线控制是指被控对象以一定速度沿某个方向的直线运动（单轴或多轴联动），在此过程中要进行加工或测量;轮廓控制是控制两个或两个以上坐标轴移动的瞬时位置与速度，通过联动形成一个平面或空间的轮廓曲线或曲面。

　　2、速度控制和加速度控制

　　运动控制器速度控制既可单独使用，也可以与位置控制联合成为双回路控制，但主回路是位置控制，速度控制作为反馈校正，改善系统的动态性能。

　　3、同步控制

　　运动控制器同步控制是两轴或两轴以上的速度或位置的同步运动控制，如需要有电子齿轮箱和电子凸轮 功能的系统控制。有的除了要求同时启动外，还要求位置同步，其同步精度要求较高。

　　4、力和力矩控制

　　塑料薄膜、钢带、布和纸张等卷取机是恒张力控制。自动组装机的拧紧螺母以及自动钻孔等场合，运动控制器应采用力矩与位置同步控制。

　　运动控制系统组成架构

　　一个运动控制器用以生成轨迹点（期望输出）和闭合位置反馈环。许多控制器也可以在内部闭合一个速度环。

　　一个驱动或放大器用以将来自运动控制器的控制信号（通常是速度或扭矩信号）转换为更高功率的电流或电压信号。更为先进的智能化驱动可以自身闭合位置环和速度环，以获得更精确的控制。

　　一个执行器如液压泵、气缸、线性执行机或电机用以输出运动。

　　一个反馈传感器如光电编码器，旋转变压器或霍尔效应设备等用以反馈执行器的位置到位置控制器，以实现和位置控制环的闭合。

　　众多机械部件用以将执行器的运动形式转换为期望的运动形式，它包括齿轮箱、轴、滚珠丝杠、齿形带、联轴器以及线性和旋转轴承。

　　通常，一个运动控制系统的功能包括：

　　速度控制

　　点位控制（点到点）。有很多方法可以计算出一个运动轨迹，它们通常基于一个运动的速度曲线如三角速度曲线，梯形速度曲线或者S型速度曲线。

　　电子齿轮（或电子凸轮）。也就是从动轴的位置在机械上跟随一个主动轴的位置变化。一个简单的例子是，一个系统包含两个转盘，它们按照一个给定的相对角度关系转动。电子凸轮较之电子齿轮更复杂一些，它使得主动轴和从动轴之间的随动关系曲线是一个函数。这个曲线可以是非线性的，但必须是一个函数关系。

　　运动控制器选型

　　1.根据要开发设备的工作特点，确定伺服电机的类型。

　　2.确定要控制的电机轴数和电机工作模式。

　　3.确定位置检测、反馈模式，选择是否采用光电编码器或光栅尺或磁栅尺。

　　4.确定输入输出开关量的数量。

　　5.根据以上内容，选择合适的运动控制器