運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)與應(yīng)用

　　運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)與應(yīng)用

　　運(yùn)動(dòng) 是以 為控制對(duì)象，以控制器為核心，以電力電子、功率變換裝置為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，在控制理論指導(dǎo)下組成的電氣傳動(dòng)控制系統(tǒng)。運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)多種多樣，但從基本結(jié)構(gòu)上看，一個(gè)典型的現(xiàn)代運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的硬件主要由上位計(jì)算機(jī)、運(yùn)動(dòng)控制器、功率驅(qū)動(dòng)裝置、電動(dòng)機(jī)和 反饋檢測(cè)裝置和被控對(duì)象等幾部分組成，如圖1所示。電動(dòng)機(jī)及其功率驅(qū)動(dòng)裝置作為執(zhí)行器主要為被控對(duì)象提供動(dòng)力，特別設(shè)計(jì)應(yīng)用于伺服系統(tǒng)的電機(jī)稱之為伺服電機(jī)，通常內(nèi)含位置反饋裝置，如光電編碼器。目前主要應(yīng)用于工業(yè)界的伺服電機(jī)包括 電機(jī)、永磁交流伺服電機(jī)與感應(yīng)交流伺服電機(jī)，其中以永磁交流伺服電機(jī)占大多數(shù)。

　　圖1 典型運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)組成

　　運(yùn)動(dòng)控制器是以中央邏輯控制單元為核心、以傳感器為信號(hào)敏感元件、以電機(jī)或動(dòng)力裝置和執(zhí)行單元為控制對(duì)象的一種控制裝置。其功能在于提供整個(gè)伺服系統(tǒng)的閉路控制，如位置控制、速度控制和轉(zhuǎn)矩控制等。

　　運(yùn)動(dòng)控制器的分類

　　目前市場(chǎng)上的運(yùn)動(dòng)控制器根據(jù)不同的方法有不同的分類。

　　按被控對(duì)象分類：

　　根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合被控對(duì)象的不同可分為步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制器、伺服電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制器和既可以對(duì)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行控制又可以對(duì)交流伺服電機(jī)進(jìn)行控制的運(yùn)動(dòng)控制器。

　　按結(jié)構(gòu)進(jìn)行分類：

　　基于計(jì)算機(jī)標(biāo)準(zhǔn)的運(yùn)動(dòng)控制器

　　基于總線的運(yùn)動(dòng)控制器是利用計(jì)算機(jī)硬件和操作系統(tǒng)，并結(jié)合用戶開(kāi)發(fā)的運(yùn)動(dòng)控制應(yīng)用程序來(lái)實(shí)現(xiàn)的，具有高速的數(shù)據(jù)處理能力?？偩€形式上主要有isa接口、pci接口、vme接口、和usb接口等。這種運(yùn)動(dòng)控制器大都采用或微機(jī)芯片作為cpu，可完成運(yùn)動(dòng)規(guī)劃、高速實(shí)時(shí)插補(bǔ)、伺服濾波控制和伺服驅(qū)動(dòng)、外部i/o之間的標(biāo)準(zhǔn)化通用接口功能，同時(shí)隨控制器還提供功能強(qiáng)大的運(yùn)動(dòng)控制軟件庫(kù)：c語(yǔ)言運(yùn)動(dòng)函數(shù)庫(kù)、windows dll動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)等，可供用戶根據(jù)不同的需求，在dos或windows等平臺(tái)下自行開(kāi)發(fā)應(yīng)用軟件，組成各種控制系統(tǒng)。

　　例如美國(guó)deltatau公司的pmac多軸運(yùn)動(dòng)控制器，采用motorola公司的高性能dsp5600x作為cpu，可以最多同時(shí)控制8根軸，與各種類型的主機(jī)、放大器、電機(jī)和傳感器一起完成各種功能。英國(guó)阿沃德公司的trio運(yùn)動(dòng)控制卡、固高科技(深圳)有限公司的gt系列運(yùn)動(dòng)控制器產(chǎn)品和美國(guó)ni公司的ni系列運(yùn)動(dòng)控制器等都是這類產(chǎn)品。

　　從用戶使用的角度來(lái)看，這些基于的運(yùn)動(dòng)控制器之間的差異主要是硬件接口(輸入/輸出信號(hào)的種類、性能)和軟件接口(運(yùn)動(dòng)控制函數(shù)庫(kù)的功能函數(shù))。

　　soft型開(kāi)放式運(yùn)動(dòng)控制器

　　基于soft型開(kāi)放式運(yùn)動(dòng)控制器[3>提供給用戶很大的靈活性，它的運(yùn)動(dòng)控制軟件全部裝在計(jì)算機(jī)中，而硬件部分僅是計(jì)算機(jī)與伺服驅(qū)動(dòng)和外部i/o之間的標(biāo)準(zhǔn)化通用接口，如同計(jì)算機(jī)中可以安裝各種品牌的聲卡、cdrom和相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序一樣。用戶可以在windows平臺(tái)和其他操作系統(tǒng)的支持下，利用開(kāi)放的運(yùn)動(dòng)控制內(nèi)核，開(kāi)發(fā)所需的控制功能，構(gòu)成各種類型的高性能運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，從而提供給用戶更多的選擇和靈活性。

　　這種控制器的典型產(chǎn)品有美國(guó)mdsi公司的open cnc、德國(guó)pa(power automation)公司的pa8000nt，美國(guó)soft servo公司的基于網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)動(dòng)控制器和國(guó)內(nèi)的固高科技有限公司的go系列運(yùn)動(dòng)控制器產(chǎn)品等。soft型開(kāi)放式運(yùn)動(dòng)控制的特點(diǎn)是開(kāi)發(fā)、制造成本相對(duì)較低，能夠給予系統(tǒng)集成商和開(kāi)發(fā)商更加個(gè)性化的開(kāi)發(fā)平臺(tái)。此類產(chǎn)品的價(jià)格國(guó)內(nèi)產(chǎn)品普遍要低于國(guó)外產(chǎn)品，但在技術(shù)性能上也存在一定差距。