什么是运动控制?
运动控制在机器人和数控机床领域的应用比在专用机床上的应用要复杂,因为专用机床的运动形式比较简单,通常称为通用运动控制(GMC)。运动控制广泛应用于包装、印刷、纺织和组装行业。
运动控制器研究运动控制,运动控制和运动控制的区别。在工业控制和自动化领域,运动控制到底是什么意思?
综上所述,运动控制主要分为两个方向,一是运动控制,它通常用于机械领域;另一种是过程控制,通常用于化学工业。而运动控制是指一种早期兴起的伺服系统,以对电机的控制为基础,实现对物体的角位移、转矩、转速等物理量的变化的控制。
运动控制和运动控制的区别:以上定义中提到了运动控制,但是运动控制和运动控制是不同的。从关注的角度来看,电机控制(这里简称为伺服电机)主要是控制单个电机的一个或多个转矩、速度和位置到给定的值。运动控制的重点是协调多台电机完成指定的运动(复合轨迹、复合速度),更注重轨迹规划、速度规划和运动学转换;例如,数控机床需要协调XYZ轴电机来完成插补动作。
电动机控制通常用作运动控制系统的链路(通常是在扭矩模式下工作的电流回路),并且它更多地关注电动机的控制。它通常包括三个控制环:位置控制,速度控制和扭矩控制。一般来说,没有计划。(一些驱动器有简单的位置和速度规划能力);运动控制通常用于产品,包括机械,软件,电气和其他模块,例如机器人,无人机,运动平台等,其用于机械运动,可以实时控制和管理部件的位置和速度因此,可以在预期的运动轨迹和规定的运动参数之后控制它们。
部分电机控制和运动控制重叠:位置环/速度环/力矩环可以在电机的驱动或运动控制器中实现,所以这两者很容易混淆。
运动控制系统的基本结构运动控制系统的基本结构包括运动控制器:用于生成轨道点(期望输出)并关闭位置反馈循环。许多控制器还可以在内部关闭速度循环。
运动控制器主要分为三类,即基于PC的专用控制器和PLC。其中,基于PC的运动控制器广泛用于电子,EMS和其他行业;专用控制器的代表性行业是风电,光伏,机器人,模塑机械等;PLC是橡胶,汽车,金属冶金等行业的青睐。
驱动器或放大器:用于将运动控制器的控制信号转换为功率更高的电流或电压信号。更先进的智能驱动可以自行闭合位置回路和速度回路,获得更精确的控制。
执行器:如液压泵,气缸,直线执行器,或电机输出运动。反馈传感器:如光电编码器、解析器或霍尔效应装置等,用于将执行器的位置反馈到位置控制器,实现位置控制回路的闭合。
许多机械部件被用来将驱动器的运动形式转换为所需的运动形式,包括齿轮箱,轴,滚珠丝杠,带,联轴器,直线和旋转轴承。
运动控制的出现促进了机电控制解决方案的发展。例如,在过去,凸轮和齿轮都需要通过机械结构来实现。现在它们可以通过电子凸轮和电子齿轮来实现,这消除了机械实现过程中的返回、摩擦和磨损。
成熟稳定的运动控制产品不仅需要提供路径规划、前馈控制、运动协调、插补、运动学正逆解、驱动电机命令输出,还需要具有工程组态软件、语法解释器、简单的PLC功能。PID控制算法实现,人机交互界面,故障诊断界面,先进的运动控制器也可以实现安全控制等。
运动控制技术和市场的发展趋势
根据Markets and Markets发布的市场调研报告,全球运动控制市场(包括零配件:交流电机、电机、运动控制器、交流驱动器、电子驱动器;应用:包装、材料加工、金属加工、转换、定位)预计将达到228.4亿美元,2016 - 2022年复合年增长率为5.5%。
就运动控制器而言,随着行业应用的扩大,中国的运动控制市场已经逐渐成熟。机床、雕刻机、半导体、工业机器人、EMS、物料搬运等大部分下游机械行业都取得了良好的发展。特别是在锂电池、工业机器人、半导体、EMS等行业,欧美日运动控制厂商表现突出,综合竞争优势较强。
由于运动控制的目标是完成生产线过程来制造产品,所以中间的运动控制过程并不是最重要的,但如何正确、实时地满足要求才是最重要的功能;加上现在各种产品对精度的要求也越来越高,对制造工艺的要求也越来越严格。运动控制强调实时性和准确性。要实现优化,必须集成各种相关技术。这种集成被认为是最困难的控制技术。
在一段时间内,专用控制器仍将是工业机器人行业的主要运动控制器类型。基于pc的运动控制市场在半导体行业稳步发展,增长率约为17%。物流行业对机器视觉功能的需求不断增加,导致基于pc的比例逐渐增加。传统印刷机械仍以PLC运动控制器为主。基于pc的运动控制器的应用才刚刚开始。它在新兴的数码印刷机械中使用较多,未来将略有增长。据专家分析预测,运动控制器的市场需求在未来几年内将会越来越大,这将是未来工业发展的基础之一。