運(yùn)動(dòng)控制(Motion Control)通常是指在復(fù)雜條件下,將預(yù)定的控制方案、規(guī)劃指令轉(zhuǎn)變成期望的機(jī)械運(yùn)動(dòng),實(shí)現(xiàn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)精確的位置控制、速度控制、加速度控制、轉(zhuǎn)矩或力的控制。
按照使用動(dòng)力源的不同,運(yùn)動(dòng)控制主要可分為以電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源的電氣運(yùn)動(dòng)控制、以氣體和流體作為動(dòng)力源的氣液控制和以燃料(煤、油等)作為動(dòng)力源的熱機(jī)運(yùn)動(dòng)控制等。據(jù)資料統(tǒng)計(jì),在所有動(dòng)力源中,90%以上來(lái)自于電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)在現(xiàn)代化生產(chǎn)和生活中起著十分重要的作用,所以在這幾種運(yùn)動(dòng)控制中,電氣運(yùn)動(dòng)控制應(yīng)用最為廣泛。
運(yùn)動(dòng)控制器就是控制電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行方式的專(zhuān)用控制器:比如電動(dòng)機(jī)在由行程開(kāi)關(guān)控制交流接觸器而實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)物體向上運(yùn)行達(dá)到指定位置后又向下運(yùn)行,或者用時(shí)間繼電器控制電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)或轉(zhuǎn)一會(huì)停一會(huì)再轉(zhuǎn)一會(huì)再停。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)。
一個(gè)運(yùn)動(dòng)控制器用以生成軌跡點(diǎn)(期望輸出)和閉合位置的反饋環(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)器或放大器用來(lái)將運(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。
優(yōu)點(diǎn):(1)硬件組成簡(jiǎn)單,把運(yùn)動(dòng)控制器插入PC總線,連接信號(hào)線就可組成系統(tǒng);(2)可以使用PC機(jī)已經(jīng)具有的豐富軟件進(jìn)行開(kāi)發(fā);(3)運(yùn)動(dòng)控制軟件的代碼通用性和可移植性較好;(4)可以進(jìn)行開(kāi)發(fā)工作的工程人員較多,不需要太多培訓(xùn)工作,就可以進(jìn)行開(kāi)發(fā)。
缺點(diǎn):(1)采用板卡結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)控制器采用金手指連接,單邊固定,在多數(shù)環(huán)境較差的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)(振動(dòng)、粉塵、油污嚴(yán)重),不適宜長(zhǎng)期工作。(2)PC資源浪費(fèi)。由于PC的捆綁方式銷(xiāo)售,用戶(hù)實(shí)際上僅使用少部分PC資源,未使用的PC資源不但造成閑置和浪費(fèi),還帶來(lái)維護(hù)上的麻煩。(3)整體可靠性難以保證,由于PC選擇可以是工控機(jī),也可以是商用機(jī)。系統(tǒng)集成后,可靠性差異很大,并不是由運(yùn)動(dòng)控制器能保證的。(4)難以突出行業(yè)特點(diǎn)。
隨著機(jī)械制造OEM廠商對(duì)運(yùn)動(dòng)控制器產(chǎn)品越來(lái)越熟悉,運(yùn)動(dòng)控制器一直在拓展它的應(yīng)用領(lǐng)域和范圍,在一些非傳統(tǒng)的細(xì)分行業(yè)取得了突破。雖然這些行業(yè)只占了運(yùn)動(dòng)控制器市場(chǎng)很小的市場(chǎng),但這些領(lǐng)域?qū)⒊蔀槲磥?lái)的贏利增長(zhǎng)點(diǎn),也為很多中小型的公司提供了市場(chǎng)機(jī)會(huì)。比如說(shuō)風(fēng)力變槳距控制系統(tǒng),油田抽油機(jī),火焰切割機(jī),硅片切割機(jī),追日系統(tǒng),彈簧機(jī),植毛機(jī)等等。
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