运动控制系统是一种电驱动控制系统,其以电子功率转换装置为执行器,以电动机为控制对象,并通过控制转矩来实现预期的运动路径目标,电机的转速和旋转角度。着电动机驱动技术,电力电子技术,微处理器技术和机电一体化技术的不断发展,在1990年代初期,开始进行运动控制技术的研究。
动控制技术是一个多学科的研究领域,主要基于具有快速电机运动的执行器。合现代电力电子技术,控制理论与技术,计算机技术,传感器技术等设计一种新的控制系统,以满足运动控制的高速和高精度要求。

动控制技术在国民经济和国防建设中的作用及其应用范围正在不断扩大。之,主要有以下应用程序。(1)加工机械:数控机床,加工中心,激光切割机,磨床,冲压机等。(2)机器人:焊接机器人,装配机器人,装卸机器人,喷涂机器人,农业机器人,太空机器人等。
(3)半导体制造和测试:自动晶圆传送,盒式操作,电路板路径设备,集成电路插入,晶圆切片机等。(4)自动生产和组装线:涂胶机,绕线机,玻璃纤维推进器,高速标签打印机,芯片组装等。(5)航空航天:天线定位器,摄像机控制,激光跟踪装置,天文望远镜等。(6)测试与测量:坐标检测,齿轮检测,键盘测试仪,电源部件检测仪,印刷电路板测试等。(7)医疗设备:CAT扫描仪,DNA测试,交叉测量测试仪,CT机,人造心脏等。(8)物料搬运设备:纸板箱升降机,安装带驱动器,核反应棒移动器,包装系统,食品加工机械等。动控制器是指以中央逻辑控制单元为核心,传感器为信号敏感元件,电机,电源单元和执行单元为对象的控制设备。购。的主要任务是根据工作要求和传感设备的信号执行必要的逻辑和数学运算,以便为电动机或其他电源和执行器提供正确的控制信号。前,运动控制器已成为运动控制系统中的独立标准组件,形成了各种国内外品牌产品,已被越来越多的工业领域所接受,并已达到市场规模引人注目。国外,运动控制器产品已用于许多领域,从CNC机床到大型集成电路焊接再到木材加工设备。外主要产品有:台达PMAC运动控制卡系列,采用多种PC总线结构,可实现8轴控制,直线和圆弧插补,曲线加减速。S中,多卡连接,最多128轴;英国BALDOR公司的NextMove ES运动控制板可以实现6轴控制,最大输出脉冲频率为500KHz,它可以接受20MHz编码器脉冲信号, ‘RS232 / RS485 / USB / CAN总线接口; NI公司为PCI,PXI,CompaetPCI和自动可编程控制器平台提供了各种经济高效的运动控制器,其高性能7350系列可实现8轴控制,步进脉冲输出能力高达频率为4 MHz,2轴伺服链接PID周期为62 s。国外相比,中国每年需要进口大量的运动控制产品,其中大部分与数控机床相关。此,运动控制器产品在我国具有良好的应用前景。前,国内主要的研发单位及其相关产品包括:Googol Technology的GT系列,GE系列,GH系列,GM系列等,可以实现8轴控制, 16位D / A模拟电压控制信号和脉冲频率高达10 MHz,各种PC总线接口控制器;深圳市雷泰控制技术有限公司的DMC2610,DMCl410等系列运动控制板,可实现6轴步进,伺服驱动和最高5MHz的脉冲频率;深圳市墨鑫科技有限公司MOTION运动控制板是新一代2-8轴开放式运动控制器系列产品。着电子技术,集成电路和微处理器技术的不断发展,运动控制器的实现经历了从最初的模拟电路和数字电路到以微处理器或ASIC为核心的发展的根本变化。后,以DSP和FPGA为核心,运动控制器的开发进入了新的全数字控制阶段。
微控制器将处理器,RAM,ROM,I / O和各种外围设备集成到单个芯片中,具有高度的集成度和良好的控制性能。着微控制器从早期的8位计算机发展到16位计算机,再到目前的32位计算机,鼓励基于微控制器技术的运动控制器的发展。前,恒温阀芯由8位微控制器实现的运动控制器速度较慢且精度较低,但成本相对较低。
32位微控制器的广泛应用提高了运动控制器的速度和准确性,但是由于其自身的结构特征和有限的计算能力,很难实现高级控制算法。长远来看,32位控制器将继续集成DSP技术,提高其计算速度,并为运动控制器的开发提供更好的中央平台。了简化设计,缩短开发周期并降低技术门槛,一些公司推出了特殊的电机控制芯片。该图中,接口,算法和运动控制命令被集成到集成电路中。户可以通过发送指令来控制它,该指令相对容易实现,响应速度快,可靠性高。是,由于其自身结构的局限性,存在很多缺点:无法扩展,升级不容易,控制算法简单,价格昂贵。
DSP是专门用于信号处理的处理器。对系统结构和指令算法进行了特殊设计,编译效率高,指令执行速度高。种控制器集成度高,孔径好,控制速度快,精度高,可以实现连续插补功能和良好的圆弧插补性能,可以实现更多的轴数和性能更可靠。前,国内外的消费者运动控制器正在使用该解决方案。如,台达在美国的PMAC控制板使用了摩托罗拉的DSP56001,而国内制造商的GT-400高科技运动控制板则使用了ADSP的ADSP2181和FLEX6000系列。FPGA。动控制器算法和电路在硬件中的可编程逻辑设备上实现,从而提高了系统性能和集成度,并提供了最高的灵活性。
而,整个PLC是在可编程逻辑设备中实现的,并且需要大量的逻辑单元,并且根据当前的制造工艺,价格相当高。此,以这种方式制成的运动控制器仅在功能简单但对速度有较高要求的地方使用。前,SOPC技术的出现为基于可编程逻辑器件的运动控制器提供了新思路,同时也为SOC技术在控制器领域的应用奠定了基础。动。SOPC是一种特殊的集成处理器系统,以集成处理器的IP核心为核心。很多IP核心资源可供选择。以根据需要定制特殊的集成处理器,特殊的外围资源和特定的功能。

DSP模块和应用程序位于外部存储器中,具有可编程逻辑设备的灵活性和可重新配置性的优点。还降低了成本,这是未来运动控制器的发展方向之一。核处理器需要在芯片内集成多个处理器内核,例如TI的达芬奇平台,该平台集成了DSP内核(C64X)和- ARM内核(ARM9),DSP是专注于IT,ARM专注于控制。核技术是处理器未来发展的重要方向,并且有望为运动控制器的开发提供新的机会。
今的运动控制技术正在朝着高精度,高效率,高性能,智能化,开放性,模块化和网络化的方向发展。动控制器的基本组件必须保证其性能。于其强大的计算能力,处理速度和价格下降,DSP已成为运动控制器的首选处理器。FPGA技术用于硬件设计,响应速度快,并行处理且灵活性高,可以根据用户需求进行定制。两者有机结合并发挥各自的优势,可以完美满足当前运动控制技术发展的需求。此,结合DSP与FPGA解决方案的运动控制器可以很好地实现板上的多轴协调运动控制和复杂的运动路径规划,实时插补算法,补偿错误,伺服滤波器算法并可以实现闭环控制。经成为当前运动控制器设计的当前执行方式。
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