運(yùn)動(dòng)控制器是軍民用機(jī)電一體化產(chǎn)品與系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件，可以說有伺服電機(jī)的場合就需要運(yùn)動(dòng)控制器。它可以直接用于電子機(jī)械設(shè)備、機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床、YL設(shè)備、液壓控制設(shè)備、印刷機(jī)械等設(shè)備上。

運(yùn)動(dòng)控制器的原理

　　一個(gè)典型的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)主要由運(yùn)動(dòng)部件、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)器和運(yùn)動(dòng)控制器構(gòu)成，整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)指令由運(yùn)動(dòng)控制器給出，因此運(yùn)動(dòng)控制器是整個(gè)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的靈魂。

　　目前的運(yùn)動(dòng)控制器至少有256個(gè)常規(guī)程序緩沖區(qū)，從而內(nèi)存可以存儲(chǔ)多達(dá)256個(gè)運(yùn)動(dòng)程序。在已經(jīng)有一個(gè)坐標(biāo)系正在執(zhí)行程序的情況下，另一個(gè)程序也可以在任何一個(gè)坐標(biāo)系下運(yùn)行。可同時(shí)執(zhí)行的運(yùn)動(dòng)程序數(shù)目僅僅受已定義的坐標(biāo)數(shù)目的限制。當(dāng)運(yùn)動(dòng)程序在前臺(tái)有序地同步運(yùn)行，運(yùn)動(dòng)控制器可以在后臺(tái)下運(yùn)行多達(dá)32個(gè)異步PLC程序。這些程序完成一些可編程序邏輯控制器(PLC)的功能。

　　PLC程序可以以極高的采樣數(shù)率監(jiān)視模擬輸入和數(shù)字輸出，設(shè)定輸出值，發(fā)送信息，監(jiān)視運(yùn)動(dòng)參數(shù)，改變?cè)鲆嬷担约懊钸\(yùn)動(dòng)停止/啟動(dòng)序列。PLC程序還可以象從主機(jī)發(fā)送命令那樣對(duì)PMAC運(yùn)動(dòng)控制器發(fā)送命令。這些高速的異步程序附加于運(yùn)動(dòng)程序，功能非常強(qiáng)大。

　　運(yùn)動(dòng)控制器的運(yùn)動(dòng)功能一般是通過對(duì)電機(jī)各參數(shù)的控制來完成的，由于驅(qū)動(dòng)(電機(jī))和負(fù)載之間很難做到理想的耦合，運(yùn)動(dòng)控制器具有幾項(xiàng)高級(jí)性能來處理實(shí)際問題，諸如滯后，靜摩擦，卷曲以及回差。這些問題共同作用會(huì)使系統(tǒng)產(chǎn)生機(jī)械諧振從而嚴(yán)重?fù)p害系統(tǒng)的性能。運(yùn)動(dòng)控制器的數(shù)字階式濾波器和雙反饋選項(xiàng)中同時(shí)測量驅(qū)動(dòng)器以及負(fù)載的位置和補(bǔ)償伺服環(huán)中的微分運(yùn)動(dòng)的能力可以解決機(jī)械諧振問題。

　　標(biāo)準(zhǔn)的運(yùn)動(dòng)控制器提供了PID和階式位置伺服環(huán)濾波器。對(duì)大多數(shù)用戶來說，在他們的應(yīng)用中這個(gè)濾波器已經(jīng)足夠了。PLC濾波器即使對(duì)那些非控制專家也是很容易理解的。“P”表比例的增益項(xiàng)。比例增益為系統(tǒng)提供剛性“I”代表積分增益，是用以消除穩(wěn)態(tài)誤差的控制參數(shù)。“D”代表微分增益，是為系統(tǒng)提供穩(wěn)定性的阻尼項(xiàng)。還有另外兩項(xiàng)用以減小伺服系統(tǒng)的軌跡誤差：速度和加速度前饋。速度前饋的作用是減小微分增益或者測速發(fā)電機(jī)環(huán)路阻尼所引起的跟蹤誤差。慣性所帶來的跟蹤誤差與加速度成正比，因此它可以由加速度前饋項(xiàng)來補(bǔ)償。

　　與傳統(tǒng)的伺服控制系統(tǒng)相比，運(yùn)動(dòng)控制器具有以下特點(diǎn)：

　　①技術(shù)更新，功能更加強(qiáng)大，可以實(shí)現(xiàn)多種運(yùn)動(dòng)軌跡的控制;②結(jié)構(gòu)形式模塊化，可以方便地相互組合，建立適用不同場合、不同功能需求的控制系統(tǒng);③操作簡單，在PC機(jī)上經(jīng)簡單編程即可實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)控制，而不一定需要專門的數(shù)控軟件。

運(yùn)動(dòng)控制器的基本功能

　　雖然運(yùn)動(dòng)控制器有不同的類型，但其基本結(jié)構(gòu)、主要功能基本相同。

　　1、多軸復(fù)合點(diǎn)位運(yùn)動(dòng)

　　多軸復(fù)合點(diǎn)位運(yùn)動(dòng)實(shí)際上是指運(yùn)動(dòng)控制器快速執(zhí)行多個(gè)單軸點(diǎn)位運(yùn)動(dòng)，因控制器處理速度極快，讓人感覺幾個(gè)軸是同時(shí)開始運(yùn)動(dòng)。

　　點(diǎn)位運(yùn)動(dòng)控制功能通常在鉆孔、點(diǎn)焊、抓取物料等場合使用。

　　2、多軸直線插補(bǔ)、2軸圓弧插補(bǔ)

　　運(yùn)動(dòng)控制器可進(jìn)行2軸、3軸、4軸的直線插補(bǔ);兩兩軸之間都可以作圓弧插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)，即可在X-Y、Y-Z或Z-X平面上進(jìn)行圓弧插補(bǔ)。

　　插補(bǔ)功能通常在金屬車削、銑削、切割加工等運(yùn)動(dòng)速度不高的場合使用。

　　3、軌跡控制

　　復(fù)雜的曲線軌跡都是由許多直線、圓弧組成。但對(duì)于高速軌跡控制，僅有直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)功能遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。為了保證高速運(yùn)動(dòng)過程中軌跡位置能夠達(dá)到規(guī)定的精度，且平臺(tái)運(yùn)動(dòng)十分平穩(wěn)，必須對(duì)軌跡的運(yùn)動(dòng)參數(shù)進(jìn)行預(yù)處理。運(yùn)動(dòng)控制器不但要保證各線段銜接處速度相等，而且要在各個(gè)轉(zhuǎn)彎處作相應(yīng)的減速處理，即對(duì)各線段的運(yùn)動(dòng)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，在保持位置精度、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)的前提下，用Z短的時(shí)間完成曲線軌跡運(yùn)動(dòng)。

　　軌跡控制功能在激光打標(biāo)機(jī)、切割機(jī)、刻字機(jī)、涂膠機(jī)等高速軌跡控制系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用。另外，電子齒輪、電子凸輪、樣條插值等高級(jí)軌跡控制功能在一些自動(dòng)化設(shè)備上也會(huì)用到。

　　4、I/O控制

　　除了運(yùn)動(dòng)控制功能外，運(yùn)動(dòng)控制器還具有對(duì)數(shù)字輸入、輸出信號(hào)進(jìn)行控制的功能。數(shù)字輸入信號(hào)和數(shù)字輸出信號(hào)簡稱I/O信號(hào)。

　　在自動(dòng)化設(shè)備上有各種I/O信號(hào)需要檢測和控制。運(yùn)動(dòng)控制器通過數(shù)字輸入信號(hào)接口檢測按鍵、限位開關(guān)、原點(diǎn)位置傳感器及其他傳感器的信號(hào)，采用數(shù)字輸出信號(hào)控制繼電器、電磁閥、指示燈等電氣元件的開關(guān)，從而控制普通電動(dòng)機(jī)、氣缸、液壓缸等設(shè)備的動(dòng)作。

　　5、編碼器檢測

　　運(yùn)動(dòng)控制器可以通過編碼器接口接收編碼器、光柵尺的信號(hào)，檢測電動(dòng)機(jī)或平臺(tái)的位置。運(yùn)動(dòng)控制器具有脈沖發(fā)生器接口，通過操作脈沖發(fā)生器發(fā)出脈沖信號(hào)，從而控制電動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)。該功能一般用于調(diào)節(jié)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的初始位置。

　　6、網(wǎng)絡(luò)控制

　　運(yùn)動(dòng)控制器具有工業(yè)現(xiàn)場總線控制功能，采用工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議，可以方便地將多臺(tái)運(yùn)動(dòng)控制器組成一個(gè)局域網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)自動(dòng)生產(chǎn)線的控制。

　　7、實(shí)時(shí)多任務(wù)處理

　　運(yùn)動(dòng)控制器的軟件必須滿足實(shí)時(shí)多任務(wù)的處理功能，即在控制多個(gè)電動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，還可以檢測位置傳感器的狀態(tài)、控制繼電器和電磁閥的動(dòng)作、響應(yīng)按鍵和傳感器的信號(hào)。只有具備實(shí)時(shí)多任務(wù)的處理能力，運(yùn)動(dòng)控制器的控制軟件才能使自動(dòng)化設(shè)備發(fā)揮出Zda的工作效率。

　　8、其他輔助功能

　　運(yùn)動(dòng)控制器一般具有數(shù)學(xué)函數(shù)計(jì)算功能，如四則運(yùn)算、指數(shù)和對(duì)數(shù)函數(shù)、三角函數(shù)、邏輯運(yùn)算等，還有軟件定時(shí)器、軟限位、位置比較等輔助功能。運(yùn)動(dòng)控制器采用了鐵電存儲(chǔ)器，具有掉電保護(hù)功能，關(guān)鍵數(shù)據(jù)不會(huì)因突然停電而丟失。