现代运动控制系统及其应用

　　运动控制系统是以电动机为控制对象，以控制器为核心，以电力电子、功率变换装置为执行机构，在控制理论指导下组成的电气传动控制系统。运动控制系统多种多样，但从基本结构上看，一个典型的现代运动控制系统的硬件主要由上位计算机、运动控制器、功率驱动装置、电动机和传感器反馈检测装置和被控对象等几部分组成，如图1所示。电动机及其功率驱动装置作为执行器主要为被控对象提供动力，特别设计应用于伺服系统的电机称之为伺服电机，通常内含位置反馈装置，如光电编码器。目前主要应用于工业界的伺服电机包括直流伺服电机、永磁交流伺服电机与感应交流伺服电机，其中以永磁交流伺服电机占大多数。

　　图1 典型运动控制系统组成

　　运动控制器是以中央逻辑控制单元为核心、以传感器为信号敏感元件、以电机或动力装置和执行单元为控制对象的一种控制装置。其功能在于提供整个伺服系统的闭路控制，如位置控制、速度控制和转矩控制等。

　　运动控制器的分类

　　目前市场上的运动控制器根据不同的方法有不同的分类。

　　按被控对象分类：

　　根据应用场合被控对象的不同可分为步进电机运动控制器、伺服电机运动控制器和既可以对步进电机进行控制又可以对交流伺服电机进行控制的运动控制器。

　　按结构进行分类：

　　基于计算机标准总线的运动控制器

　　基于总线的运动控制器是利用计算机硬件和操作系统，并结合用户开发的运动控制应用程序来实现的，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。这种运动控制器大都采用dsp或微机芯片作为cpu，可完成运动规划、高速实时插补、伺服滤波控制和伺服驱动、外部i/o之间的标准化通用接口功能，同时随控制器还提供功能强大的运动控制软件库：c语言运动函数库、windows dll动态链接库等，可供用户根据不同的需求，在dos或windows等平台下自行开发应用软件，组成各种控制系统。

　　例如美国deltatau公司的pmac多轴运动控制器，采用motorola公司的高性能数字信号处理器dsp5600x作为cpu，可以最多同时控制8根轴，与各种类型的主机、放大器、电机和传感器一起完成各种功能。英国阿沃德公司的trio运动控制卡、固高科技(深圳)有限公司的gt系列运动控制器产品和美国ni公司的ni系列运动控制器等都是这类产品。

　　从用户使用的角度来看，这些基于pc机的运动控制器之间的差异主要是硬件接口(输入/输出信号的种类、性能)和软件接口(运动控制函数库的功能函数)。