運動控制器是軍民用機電一體化產(chǎn)品與系統(tǒng)中的關鍵部件，可以說有伺服電機的場合就需要運動控制器。它可以直接用于電子機械設備、機器人、數(shù)控機床、YL設備、液壓控制設備、印刷機械等設備上。

運動控制器的原理

　　一個典型的運動控制系統(tǒng)主要由運動部件、傳動機構、執(zhí)行機構驅動器和運動控制器構成，整個系統(tǒng)的運動指令由運動控制器給出，因此運動控制器是整個運動控制系統(tǒng)的靈魂。

　　目前的運動控制器至少有256個常規(guī)程序緩沖區(qū)，從而內(nèi)存可以存儲多達256個運動程序。在已經(jīng)有一個坐標系正在執(zhí)行程序的情況下，另一個程序也可以在任何一個坐標系下運行?？赏瑫r執(zhí)行的運動程序數(shù)目僅僅受已定義的坐標數(shù)目的限制。當運動程序在前臺有序地同步運行，運動控制器可以在后臺下運行多達32個異步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，設定輸出值，發(fā)送信息，監(jiān)視運動參數(shù)，改變增益值，以及命令運動停止/啟動序列。PLC程序還可以象從主機發(fā)送命令那樣對PMAC運動控制器發(fā)送命令。這些高速的異步程序附加于運動程序，功能非常強大。

　　運動控制器的運動功能一般是通過對電機各參數(shù)的控制來完成的，由于驅動(電機)和負載之間很難做到理想的耦合，運動控制器具有幾項高級性能來處理實際問題，諸如滯后，靜摩擦，卷曲以及回差。這些問題共同作用會使系統(tǒng)產(chǎn)生機械諧振從而嚴重損害系統(tǒng)的性能。運動控制器的數(shù)字階式濾波器和雙反饋選項中同時測量驅動器以及負載的位置和補償伺服環(huán)中的微分運動的能力可以解決機械諧振問題。

　　標準的運動控制器提供了PID和階式位置伺服環(huán)濾波器。對大多數(shù)用戶來說，在他們的應用中這個濾波器已經(jīng)足夠了。PLC濾波器即使對那些非控制專家也是很容易理解的?！癙”表比例的增益項。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。還有另外兩項用以減小伺服系統(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來補償。

　　與傳統(tǒng)的伺服控制系統(tǒng)相比，運動控制器具有以下特點：

　?、偌夹g更新，功能更加強大，可以實現(xiàn)多種運動軌跡的控制;②結構形式模塊化，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機上經(jīng)簡單編程即可實現(xiàn)運動控制，而不一定需要專門的數(shù)控軟件。

運動控制器的基本功能

　　雖然運動控制器有不同的類型，但其基本結構、主要功能基本相同。

　　1、多軸復合點位運動

　　多軸復合點位運動實際上是指運動控制器快速執(zhí)行多個單軸點位運動，因控制器處理速度極快，讓人感覺幾個軸是同時開始運動。

　　點位運動控制功能通常在鉆孔、點焊、抓取物料等場合使用。

　　2、多軸直線插補、2軸圓弧插補

　　運動控制器可進行2軸、3軸、4軸的直線插補;兩兩軸之間都可以作圓弧插補運動，即可在X-Y、Y-Z或Z-X平面上進行圓弧插補。

　　插補功能通常在金屬車削、銑削、切割加工等運動速度不高的場合使用。

　　3、軌跡控制

　　復雜的曲線軌跡都是由許多直線、圓弧組成。但對于高速軌跡控制，僅有直線插補、圓弧插補功能遠遠不夠。為了保證高速運動過程中軌跡位置能夠達到規(guī)定的精度，且平臺運動十分平穩(wěn)，必須對軌跡的運動參數(shù)進行預處理。運動控制器不但要保證各線段銜接處速度相等，而且要在各個轉彎處作相應的減速處理，即對各線段的運動參數(shù)進行優(yōu)化，在保持位置精度、運動平穩(wěn)的前提下，用Z短的時間完成曲線軌跡運動。

　　軌跡控制功能在激光打標機、切割機、刻字機、涂膠機等高速軌跡控制系統(tǒng)中廣泛應用。另外，電子齒輪、電子凸輪、樣條插值等高級軌跡控制功能在一些自動化設備上也會用到。

　　4、I/O控制

　　除了運動控制功能外，運動控制器還具有對數(shù)字輸入、輸出信號進行控制的功能。數(shù)字輸入信號和數(shù)字輸出信號簡稱I/O信號。

　　在自動化設備上有各種I/O信號需要檢測和控制。運動控制器通過數(shù)字輸入信號接口檢測按鍵、限位開關、原點位置傳感器及其他傳感器的信號，采用數(shù)字輸出信號控制繼電器、電磁閥、指示燈等電氣元件的開關，從而控制普通電動機、氣缸、液壓缸等設備的動作。

　　5、編碼器檢測

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

　　6、網(wǎng)絡控制

　　運動控制器具有工業(yè)現(xiàn)場總線控制功能，采用工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議，可以方便地將多臺運動控制器組成一個局域網(wǎng)，實現(xiàn)對自動生產(chǎn)線的控制。

　　7、實時多任務處理

　　運動控制器的軟件必須滿足實時多任務的處理功能，即在控制多個電動機運動的同時，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作、響應按鍵和傳感器的信號。只有具備實時多任務的處理能力，運動控制器的控制軟件才能使自動化設備發(fā)揮出Zda的工作效率。

　　8、其他輔助功能

　　運動控制器一般具有數(shù)學函數(shù)計算功能，如四則運算、指數(shù)和對數(shù)函數(shù)、三角函數(shù)、邏輯運算等，還有軟件定時器、軟限位、位置比較等輔助功能。運動控制器采用了鐵電存儲器，具有掉電保護功能，關鍵數(shù)據(jù)不會因突然停電而丟失。