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    運動控製是什麽?運動控製自動化領域應用介紹

    發布時間: 2019-10-24發布者: 瀏覽量: 2748

     工業控製主要分兩個方向,一個是運動控製,通常用於機械領域;另一個就是過程控製,通常使用於化工領域。而運動控製指的是一種起源於早期的伺服係統,基於電動機的控製,以實現物體對角位移、轉矩、轉速等等物理量改變的控製。

       從關注點來說,電機控製(這裏指伺服電機)主要關注的是控製單個電機的轉距、速度、位置中的一個或多個參數達到給定值。而運動控製主要關注點在於協調多個電機,完成指定的運動(合成軌跡、合成速度),比較著重軌跡規劃、速度規劃、運動學轉換;比如數控機床裏麵要協調XYZ軸電機,完成插補動作。

       電機控製常常作為運動控製係統的一個環節(通常是電流環,工作在力矩模式下),更著重於對電機的控製,一般包括位置控製、速度控製、轉矩控製三個控製環,一般沒有規劃的能力(有部分驅動器有簡單的位置和速度規劃能力)。

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       運動控製往往是針對產品而言的,包含機械、軟件、電氣等模塊,例如機器人、無人機、運動平台等等,是對機械運動部件的位置、速度等進行實時的控製管理,使其按照預期的運動軌跡和規定的運動參數進行運動的一種控製。

       兩者有部分內容是重合的:位置環/速度環/轉距環可以在電機的驅動器中實現,也可以在運動控製器中實現,因此兩個屬於容易混淆。一個運動控製係統的基本架構組成包括:運動控製器:用以生成軌跡點(期望輸出)和閉合位置反饋環。許多控製器也可以在內部閉合一個速度環。

       運動控製器主要分為三類,分別是PC-based、專用控製器、PLC。其中PC-based運動控製器在電子、EMS等行業被廣泛應用;專用控製器的代表行業是風電、光伏、機器人、成型機械等等;PLC則在橡膠、汽車、冶金等行業備受青睞。

       驅動或放大器:用以將來自運動控製器的控製信號(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,以獲得更精確的控製。

       執行器:如液壓泵、氣缸、線性執行機或電機,用以輸出運動。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製器,以實現和位置控製環的閉合。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。

       運動控製的出現更加促進機電控製的解決方案,比如以前凸輪和齒輪都需要機械結構實現,現在可以使用電子凸輪、電子齒輪來實現,消除了機械實現過程的回程、摩擦和磨損等。

       成熟的運動控製產品不僅僅需要提供路徑規劃、前瞻控製、運動協調、插補、運動學正逆解和驅動電機的指令輸出等,還需要具備工程配置軟件(如SIMOTION的SCOUT)、語法解釋器(不僅是指自己的語言,而且包括IEC-61131-3的PLC語言支持)、簡單的PLC功能、PID控製算法實現、HMI交互接口、故障診斷接口,高級的運動控製器還能夠實現安全控製等。


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