電氣運動控制是由電機拖動發(fā)展而來的,電力拖動或電氣傳動是以電動機為對象的控制系統(tǒng)的通稱。運動控制系統(tǒng)多種多樣,但從基本結構上看,一個典型的現(xiàn)代運動控制系統(tǒng)的硬件主要由上位機、運動控制器、功率驅動裝置、電動機、執(zhí)行機構和傳感器反饋檢測裝置等部分組成。其中的運動控制器是指以中央邏輯控制單元為核心、以傳感器為信號敏感元件、以電機或動力裝置和執(zhí)行單元為控制對象的一種控制裝置。
運動控制器就是控制電動機的運行方式的專用控制器:比如電動機在由行程開關控制交流接觸器而實現(xiàn)電動機拖動物體向上運行達到指定位置后又向下運行,或者用時間繼電器控制電動機正反轉或轉一會停一會再轉一會再停。運動控制在機器人和數(shù)控機床的領域內(nèi)的應用要比在專用機器中的應用更復雜,因為后者運動形式更簡單,通常被稱為通用運動控制(GMC)。
按照使用動力源的不同,運動控制主要可分為以電動機作為動力源的電氣運動控制、以氣體和流體作為動力源的氣液控制和以燃料(煤、油等)作為動力源的熱機運動控制等。據(jù)資料統(tǒng)計,在所有動力源中,90%以上來自于電動機。電動機在現(xiàn)代化生產(chǎn)和生活中起著十分重要的作用,所以在這幾種運動控制中,電氣運動控制應用最為廣泛。
隨著機械制造OEM廠商對運動控制器產(chǎn)品越來越熟悉,運動控制器一直在拓展它的應用領域和范圍,在一些非傳統(tǒng)的細分行業(yè)取得了突破。雖然這些行業(yè)只占了運動控制器市場很小的市場,但這些領域將成為未來的贏利增長點,也為很多中小型的公司提供了市場機會。比如說風力變槳距控制系統(tǒng),油田抽油機,火焰切割機,硅片切割機,追日系統(tǒng),彈簧機,植毛機等等。
一個運動控制器用以生成軌跡點(期望輸出)和閉合位置的反饋環(huán)。許多控制器也可以在內(nèi)部閉合一個速度環(huán)。
一個驅動器或放大器用來將運動控制器的控制信號(通常是速度或扭矩信號)轉換為更高功率的電流或電壓信號。更為先進的智能化驅動可以自身閉合位置環(huán)和速度環(huán),以獲得更精確的控制。
一個執(zhí)行器如液壓泵、氣缸、線性執(zhí)行機構或電機用以輸出運動。一個反饋傳感器如光電編碼器、旋轉變壓器或霍爾效應設備等用以反饋執(zhí)行器的位置到位置控制器,以實現(xiàn)和位置控制環(huán)的閉合。
眾多機械部件用以將執(zhí)行器的運動形式轉換為期望的運動形式,它包括齒輪箱、軸、滾珠絲杠、齒形帶、聯(lián)軸器以及線性和旋轉軸承。 通常,一個運動控制系統(tǒng)的功能包括:速度控制和點位控制(點到點)。有很多方法可以計算出一個運動軌跡,它們通?;谝粋€運動的速度曲線如三角速度曲線,梯形速度曲線或者S型速度曲線。如 電子齒輪(或電子凸輪)。也就是從動軸的位置在機械上跟隨一個主動軸的位置變化。一個簡單的例子是,一個系統(tǒng)包含兩個轉盤,它們按照一個給定的相對角度關系轉動。電子凸輪較之電子齒輪更復雜一些,它使得主動軸和從動軸之間的隨動關系曲線是一個函數(shù)。這個曲線可以是非線性的,但必須是一個函數(shù)關系。