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、速度控制和轉(zhuǎn)矩控制。運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)一般由控制器、功率放大器與驅(qū)動(dòng)裝置、電動(dòng)機(jī)、負(fù)載及相關(guān)的傳感器等構(gòu)成?？刂破飨逻_(dá)指令，通過驅(qū)動(dòng)器轉(zhuǎn)化為能夠控制電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的電信號(hào)，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)工作機(jī)械運(yùn)行，同時(shí)電動(dòng)機(jī)和工作機(jī)械上的傳感器將電動(dòng)機(jī)及機(jī)械上的實(shí)時(shí)信息反饋給控制器，以便控制器實(shí)時(shí)加以調(diào)整，從而控制整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。運(yùn)動(dòng)控制器是指以中央邏輯控制單元為核心、以傳感器為檢測(cè)元件、以電動(dòng)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)控制起源于早期的伺服控制。簡(jiǎn)單地說，運(yùn)動(dòng)控制就是對(duì)工作機(jī)械的位置、速度等進(jìn)行實(shí)時(shí)的控制，使其按照設(shè)定的運(yùn)動(dòng)軌跡和參數(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)和工廠自動(dòng)化技術(shù)而發(fā)展起來的。早期的運(yùn)動(dòng)控制器實(shí)際上是可以獨(dú)立運(yùn)行的專用的控制器，往往無須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)控制功能和人機(jī)交互功能。這類控制器主要用于專門的數(shù)控機(jī)械和其他自動(dòng)化設(shè)備，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，用戶只需按要求編寫應(yīng)用加工代碼文件，將指令文件傳輸?shù)娇刂破?，控制器即可完成相關(guān)的動(dòng)作。這類控制器往往不能離開其特定的工藝要求而跨行業(yè)應(yīng)用，控制器的開放性僅僅取決于控制器的加工代碼協(xié)議，用戶不能根據(jù)應(yīng)用要求而重組自己的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)。這就是專用的運(yùn)動(dòng)控制器。專用的運(yùn)動(dòng)控制器因?yàn)槠渚窒扌院蛢r(jià)格昂貴使其應(yīng)用受到限制。

  通用型運(yùn)動(dòng)控制器

  隨著制造業(yè)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，在紡織，包裝、機(jī)床、醫(yī)療器械、工程機(jī)械等行業(yè)對(duì)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)有了極大的需求，所以通用型的運(yùn)動(dòng)控制器有了長足的發(fā)展。通用型運(yùn)動(dòng)控制器在性能上也能夠達(dá)到高速和高精度。通用型運(yùn)動(dòng)控制器充分利用DSP(數(shù)字信號(hào)處理器)的計(jì)算能力，能夠進(jìn)行復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃，高速實(shí)時(shí)多軸插補(bǔ)，誤差補(bǔ)償和更復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)計(jì)算，使得運(yùn)動(dòng)控制精度更高，速度更快，運(yùn)動(dòng)更加平穩(wěn)。

  通用型運(yùn)動(dòng)控制器的分類

  目前，通用型運(yùn)動(dòng)控制器主要有以單片機(jī)或微處理器作為核心處理器、以專用芯片作為核心處理器、基于PC總線的以DSP和FPGA(現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列)作為核心處理器3種形式。

  1. 以單片機(jī)或微處理器

  作為核心處理器這類運(yùn)動(dòng)控制器定位運(yùn)動(dòng)速度較慢，精度不高，成本相對(duì)較低。在一些只需要低速點(diǎn)位運(yùn)動(dòng)控制和軌跡要求不高的輪廓運(yùn)動(dòng)控制場(chǎng)合應(yīng)用。

  2. 以專用芯片作為核心處理器

  這類運(yùn)動(dòng)控制器只能輸出脈沖信號(hào)，工作于開環(huán)控制方式。這類控制器對(duì)單軸的點(diǎn)位控制是基本滿足要求的，但不適合于多軸插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)和高速軌跡插補(bǔ)控制的工作機(jī)械。這類控制器不能提供連續(xù)插補(bǔ)功能，也沒有前瞻功能，特別不適合于有大量的小線段連續(xù)運(yùn)動(dòng)的場(chǎng)合(如模具加工)，由于硬件資源的限制，這類控制器的圓弧插補(bǔ)算法通常采用逐點(diǎn)比較法，這樣圓弧插補(bǔ)的精度不高。

  3. 基于PC總線的以DSP和FPGA作為核心處理器

  這類控制器是基于PC總線的以DSP和FPGA作為核心處理器的開放式運(yùn)動(dòng)控制器，這類運(yùn)動(dòng)控制器以DSP芯片作為運(yùn)動(dòng)控制器的核心處理器，以PC作為信息處理平臺(tái)，運(yùn)動(dòng)控制器以插卡形式嵌入PC,即“PC 運(yùn)動(dòng)控制器”的模式。這樣將PC的信息處理能力和開放式的特點(diǎn)與運(yùn)動(dòng)控制器的運(yùn)動(dòng)軌跡控制能力有機(jī)結(jié)合在一起，具有信息處理能力強(qiáng)、開放程度高、運(yùn)動(dòng)軌跡控制準(zhǔn)確、通用性好的特點(diǎn)。這類控制器充分利用了DSP的高速數(shù)據(jù)處理能力和FPGA的超強(qiáng)邏輯處理能力。這類運(yùn)動(dòng)控制器通常具有多軸協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)控制和復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)軌跡規(guī)劃、實(shí)時(shí)插補(bǔ)運(yùn)算、誤差補(bǔ)償、伺服濾波算法，能夠?qū)崿F(xiàn)閉環(huán)控制。