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第4章 运动控制器 4.1 两种输出形式的运动控制器 4.2 运动控制器的功能 4.3 运动控制器的结构类型 4.4 运动控制器的技术指标 4.5 基于网络的运动控制技术 DC, BLDC,PMAM电机伺服系统都需要位置回路实现伺服控制； Stepping Motor 需要运动控制器发出脉冲、方向信号； 事实上，运动控制器还具有一些其它功能。 4.1 两种输出形式的运动控制器 1、电压输出型运动控制器 控制器内具有运动轨迹产生器、控制算法、反馈信号接口，D/A转换器等模块； 在运动控制器中实现位置闭环； 一般输出±10V范围内的直流电压信号，作为驱动器内速度回路或力矩回路的指令信号； 适用于DC,BLDC,PMSM等伺服电机系统的控制。 多轴联动电压输出型运动控制器 一些运动控制器的轨迹产生器具有轮廓轨迹的插补功能，适用于多轴轮廓轨迹联动控制。 2．脉冲输出型运动控制器 控制器内具有运动轨迹产生器、数字变脉冲模块，也有的具有反馈信号接口模块； 输出 脉冲、方向信号作为电机驱动器的指令信号； 输出的脉冲的个数对应电机的希望位置，脉冲的频率对应电机的速度； 适用于步进电机或以脉冲链作为输入信号的伺服电机系统的控制。 多轴联动脉冲输出型运动控制器 伺服电机系统一般即可由电压输出型也可由脉冲输出型运动控制器控制。 当由电压输出型运动控制器控制时，其D/A转换器输出的电压作用于驱动器的速度回路或力矩回路，位置回路在运动控制器中闭合； 当由脉冲输出型运动控制器控制时，其脉冲及方向信号作用于驱动器位置回路输入端，位置回路在驱动器中闭合。 4.2 运动控制器的功能 电机位置运动轨迹规划及产生 对电机驱动器发出控制指令 处理位置传感器输出的位置信息 位置回路控制算法 寻零机构及机械接口 通用I/O接口 驱动器接口 控制软件 1. 运动轨迹产生 对应运动控制的三种类型，有三种形式的运动轨迹： 单轴或多轴点到点（point to point 简称PTP)控制，也称点位控制，电机的运动轨迹一般是梯形或S型的速度曲线。 单轴或多轴连续轨迹（Continuous Path，简称CP), 也称轮廓控制，多轴合成运动形成直线、圆弧或任意形状曲线的运动。 同步控制 运动过程中某一个轴的运动跟随另一轴运动或某一个轴运动的位置或速度随外部条件出现而改变。如电子齿轮，电子凸轮等。 1)单轴梯型速度曲线点到点运动轨迹产生算法 电机首先以加速度A加速到最大速度V，在这个速度下恒速运行一段时间后再以加速度A减速直至达到目标位置； 设加速度和减速度相等，所以加速段和减速段电机的位移也是相等的； 输入：目标位置P，最大速度V及加速度A；采样时间为T。 输出：每个瞬间电机的希望位置p(t) →p(nT)； P(t)对应该瞬时速度曲线下的面积； 连续域位置 p(t) 0﹤t≤t1 t1﹤t≤t2 t2﹤t≤t3 t=t3 离散域位置 p(nT) 假定 P——电机位置 单位为转； V——电机速度 单位为 转/秒； A——电机加速度 单位为转/秒/秒； PN——电机位置 单位为脉冲数； VN——电机速度 单位为脉冲数/采样； AN——电机加速度 单位为脉冲数/采样/采样； N——传感器分辨率 单位为脉冲数/转； T——采样周期 单位为秒/采样。 因此 脉冲数 离散域位置 p(nT) t=nT , n=1,2,3, ……m; 假定在0＜t≤t1内，共有m1个采样周期 则 在t1＜t≤t2内共有m2个采样周期 则 在t2＜t≤t3内共有m3个采样周期 则 如果以 表示在第n个采样时刻的位置值，则在离散域内 ： 有些运动控制器具有实时修改速度及加速度的功能。 加速度和减速度也可能不同。 2) S型速度曲线点到点运动 梯形速度曲线加速度是突变的，对机构冲击力较大。 S形速度曲线加速度是渐变的，对机构冲击力较小。 电机在曲线的1、3、5、7区做变加速运动；在2、6两区以最 大加速度做恒加速和恒减速运动；在4区做恒速运动。 输入：目标位置P、最大速度V、最大加速