運(yùn)動(dòng)控制起源于早期的伺服控制。簡(jiǎn)單地說(shuō),運(yùn)動(dòng)控制就是對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件的位置、速度等進(jìn)行實(shí)時(shí)的控制管理,使其按照預(yù)期的運(yùn)動(dòng)軌跡和規(guī)定的運(yùn)動(dòng)參數(shù)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。早期的運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)主要是伴隨著數(shù)控技術(shù)、機(jī)器人技術(shù)和工廠(chǎng)自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展的。早期的運(yùn)動(dòng)控制器實(shí)際上是可以獨(dú)立運(yùn)行的專(zhuān)用的控制器,往往無(wú)需另外的處理器和操作系統(tǒng)支持,可以獨(dú)立完成運(yùn)動(dòng)控制功能、工藝技術(shù)要求的其他功能和人機(jī)交互功能。這類(lèi)控制器可以成為獨(dú)立運(yùn)行的運(yùn)動(dòng)控制器。這類(lèi)控制器主要針對(duì)專(zhuān)門(mén)的數(shù)控機(jī)械和其他自動(dòng)化設(shè)備而設(shè)計(jì),往往已根據(jù)應(yīng)用行業(yè)的工藝要求設(shè)計(jì)了相關(guān)的功能,用戶(hù)只需要按照其協(xié)議要求編寫(xiě)應(yīng)用加工代碼文件,利用RS232或者DNC方式傳輸?shù)娇刂破,控制器即可完成相關(guān)的動(dòng)作。這類(lèi)控制器往往不能離開(kāi)其特定的工藝要求而跨行業(yè)應(yīng)用,控制器的開(kāi)放性?xún)H僅依賴(lài)于控制器的加工代碼協(xié)議,用戶(hù)不能根據(jù)應(yīng)用要求而重組自己的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)!
運(yùn)動(dòng)控制(MC)是自動(dòng)化的一個(gè)分支,它使用通稱(chēng)為伺服機(jī)構(gòu)的一些設(shè)備如液壓泵,線(xiàn)性執(zhí)行機(jī)或者是電機(jī)來(lái)控制機(jī)器的位置和/或速度。運(yùn)動(dòng)控制在機(jī)器人和數(shù)控機(jī)床的領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用要比在專(zhuān)用機(jī)器中的應(yīng)用更復(fù)雜,因?yàn)楹笳哌\(yùn)動(dòng)形式更簡(jiǎn)單,通常被稱(chēng)為通用運(yùn)動(dòng)控制(GMC)。運(yùn)動(dòng)控制被廣泛應(yīng)用在包裝、印刷、紡織和裝配工業(yè)中。
一個(gè)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的基本架構(gòu)組成包括:
一個(gè)運(yùn)動(dòng)控制器用以生成軌跡點(diǎn)(期望輸出)和閉合位置反饋環(huán)。許多控制器也可以在內(nèi)部閉合一個(gè)速度環(huán)。
一個(gè)驅(qū)動(dòng)或放大器用以將來(lái)自運(yùn)動(dòng)控制器的控制信號(hào)(通常是速度或扭矩信號(hào))轉(zhuǎn)換為更高功率的電流或電壓信號(hào)。更為先進(jìn)的智能化驅(qū)動(dòng)可以自身閉合位置環(huán)和速度環(huán),以獲得更精確的控制。http://xfoyo.taobao.com
一個(gè)執(zhí)行器如液壓泵、氣缸、線(xiàn)性執(zhí)行機(jī)或電機(jī)用以輸出運(yùn)動(dòng)。
一個(gè)反饋傳感器如光電編碼器,旋轉(zhuǎn)變壓器或霍爾效應(yīng)設(shè)備等用以反饋執(zhí)行器的位置到位置控制器,以實(shí)現(xiàn)和位置控制環(huán)的閉合。
眾多機(jī)械部件用以將執(zhí)行器的運(yùn)動(dòng)形式轉(zhuǎn)換為期望的運(yùn)動(dòng)形式,它包括齒輪箱、軸、滾珠絲杠、齒形帶、聯(lián)軸器以及線(xiàn)性和旋轉(zhuǎn)軸承。
另外,在運(yùn)動(dòng)控制方面,大致可以歸納出幾項(xiàng)運(yùn)動(dòng)所需要的控制軌跡:
1、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)(Point-to-Point):?jiǎn)屋S的運(yùn)用,通過(guò)運(yùn)動(dòng)控制卡的指令集,控制單軸由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn),所以又稱(chēng)為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)。
2、補(bǔ)間運(yùn)動(dòng)(Interpolation):補(bǔ)間運(yùn)動(dòng)通?梢苑譃榫(xiàn)性補(bǔ)間及圓弧補(bǔ)間運(yùn)動(dòng)。線(xiàn)性通?梢杂蓛奢S以上構(gòu)成,而圓弧補(bǔ)間運(yùn)動(dòng)則由兩軸構(gòu)成,形成一個(gè)多維或二維的運(yùn)動(dòng)軌跡。通常補(bǔ)間運(yùn)動(dòng)可以用于連續(xù)軌跡的運(yùn)動(dòng)控制,例如雕刻或是鞋模等等。補(bǔ)間運(yùn)動(dòng)的解析決定了軌跡運(yùn)動(dòng)的控制精度。
3、螺線(xiàn)型運(yùn)動(dòng):由二維的圓弧運(yùn)動(dòng)和垂直軸的線(xiàn)性運(yùn)動(dòng)組合而成,多用于工具機(jī)的應(yīng)用中。
4、多軸同時(shí)運(yùn)動(dòng)或是同時(shí)停止:控制兩個(gè)以上的運(yùn)動(dòng)軸做PTP的同時(shí)運(yùn)動(dòng),或是同時(shí)停止。
5、同步運(yùn)動(dòng)控制:通過(guò)運(yùn)動(dòng)控制卡的****同步性,可以使多軸的運(yùn)動(dòng)依照一定的時(shí)間順序準(zhǔn)確控制,也可以通過(guò)條件設(shè)定使得軸與軸之間可以依據(jù)相互關(guān)系而運(yùn)動(dòng)。通常這種方式的控制必須采用串行式的運(yùn)動(dòng)控制器才能達(dá)成,由于串行式控制器與電機(jī)驅(qū)動(dòng)器有特定的通信協(xié)議,彼此之間可以依據(jù)運(yùn)作的時(shí)鐘,來(lái)實(shí)現(xiàn)****運(yùn)動(dòng)的控制。本文即是與讀者分享由同步運(yùn)動(dòng)所發(fā)展的程序運(yùn)動(dòng)控制的技術(shù)。
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