運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展是制造自動(dòng)化前進(jìn)的旋律,是推動(dòng)新的產(chǎn)業(yè)革命的關(guān)鍵技術(shù)。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。本文收集整理了運(yùn)動(dòng)控制器是什么,其控制形式有哪些類型一些資料,期望能對(duì)各位讀者有比較大的參閱價(jià)值。
運(yùn)動(dòng)控制器就是控制電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行方式的專用控制器:比如電動(dòng)機(jī)在由行程開關(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,通常被稱為通用運(yùn)動(dòng)控制(GMC)。
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。
電氣運(yùn)動(dòng)控制是由電機(jī)拖動(dòng)發(fā)展而來的,電力拖動(dòng)或電氣傳動(dòng)是以電動(dòng)機(jī)為對(duì)象的控制系統(tǒng)的通稱。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)的硬件主要由上位機(jī)、運(yùn)動(dòng)控制器、功率驅(qū)動(dòng)裝置、電動(dòng)機(jī)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)控制器反饋檢測(cè)裝置等部分組成。其中的運(yùn)動(dòng)控制器是指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。
運(yùn)動(dòng)控制器的控制形式
點(diǎn)位運(yùn)動(dòng)控制:即僅對(duì)終點(diǎn)位置有要求,與運(yùn)動(dòng)的中間過程即運(yùn)動(dòng)軌跡無關(guān)。相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)控制器要求具有快速的定位速度,在運(yùn)動(dòng)的加速段和減速段,采用不同的加減速控制策略。
在加速運(yùn)動(dòng)時(shí),為了使系統(tǒng)能夠快速加速到設(shè)定速度,往往進(jìn)步系統(tǒng)增益和加大加速度,在減速的末段采用s 曲線減速的控制策略。為了防止系統(tǒng)到位后震動(dòng),規(guī)劃到位后,又會(huì)適當(dāng)減小系統(tǒng)的增益。所以,點(diǎn)位運(yùn)動(dòng)控制器往往具有在線可變控制參數(shù)和可變加減速曲線的能力。
連續(xù)軌跡運(yùn)動(dòng)控制:該控制又稱為輪廓控制,主要應(yīng)用在傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)、切割系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)輪廓控制。相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)控制器要解決的題目是如何使系統(tǒng)在高速運(yùn)動(dòng)的情況下,既要保證系統(tǒng)加工的輪廓精度,還要保證刀具沿輪廓運(yùn)動(dòng)時(shí)的切向速度的恒定。對(duì)小線段加工時(shí),有多段程序預(yù)處理功能。
同步運(yùn)動(dòng)控制:是指多個(gè)軸之間的運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)控制,可以是多個(gè)軸在運(yùn)動(dòng)全程中進(jìn)行同步,也可以是在運(yùn)動(dòng)過程中的局部有速度同步,主要應(yīng)用在需要有電子齒輪箱和電子凸輪功能的系統(tǒng)控制中。產(chǎn)業(yè)上有印染、印刷、造紙、軋鋼、同步剪切等行業(yè)。相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)控制器的控制算法常采用自適應(yīng)前饋控制,通過自動(dòng)調(diào)節(jié)控制量的幅值和相位,來保證在輸進(jìn)端加一個(gè)與干擾幅值相等、相位相反的控制作用,以抑制周期干擾,保證系統(tǒng)的同步控制。
總結(jié),運(yùn)動(dòng)控制器的應(yīng)用已經(jīng)遍及眾多領(lǐng)域,特別是在交流伺服和多軸控制系統(tǒng)中。它能夠充分利用計(jì)算機(jī)資源,方便地幫助用戶實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)軌跡規(guī)劃、完成既定運(yùn)動(dòng)和高精度的伺服控制。運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)將不斷和交流伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)、直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)等相結(jié)合,促使我國(guó)機(jī)電一體化技術(shù)不斷進(jìn)步。