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基于分布式运动控制系统 CANopen 简介基于分布式运动控制系统 CANopen 简介徐国平 运动控制产品经理深圳市泰科智能伺服技术有限公司Techsoft motion (Shenzhen) technology Ltd.2009 年 7 月 8 日 © Techsoft深圳市泰科智能伺服技术有限公司概述基于分布式运动控制系统 CANopen 简介◇ 分布式控制与集中式运动控制系统的比较 ◇ CAN物理层 ◇ CANopen协议 ◇ 驱动器与运动控制设备概述 ◇ 多轴同步协调运动 ◇ IDMxxx（CAN/CANopen）系列全数字通用伺服驱动器2009 年 7 月 8 日 © Techsoft深圳市泰科智能伺服技术有限公司1基于分布式运动控制系统 CANopen 简介分布式与集中式运动控制系统的比较◇ 集中式运动控制系统• 多轴运动控制卡或控制器 • 位置/速度/转矩伺服驱动器或放大器 • 电机2009 年 7 月 8 日 © Techsoft深圳市泰科智能伺服技术有限公司2集中式运动控制系统组成部分◇ 控制器• PC运动控制卡 • 独立式运动控制器 • +/- 10V命令信号◇ 驱动器或放大器• 位置/速度/转矩模式 • 模拟量或数字量驱动器◇电 机• 旋转或直线伺服电机 • 步进、有刷、无刷伺服电机基于分布式运动控制系统 CANopen 简介2009 年 7 月 8 日 © Techsoft深圳市泰科智能伺服技术有限公司3集中式运动控制系统的缺点◇ 控制轴数相对性能的限制性 ◇ 控制器轴数相对所需应用轴数的限制性 ◇ 模拟量命令信号的限制性 ◇ 驱动器或放大器诊断的限制性 ◇ 电机反馈到驱动器与控制器都必需接线 ◇ 接线复杂、成本高、可靠性降低基于分布式运动控制系统 CANopen 简介2009 年 7 月 8 日 © Techsoft深圳市泰科智能伺服技术有限公司4分布式运动控制系统◇ 分布式运动控制系统主控制器 驱动器 电机基于分布式运动控制系统 CANopen 简介2009 年 7 月 8 日 © Techsoft深圳市泰科智能伺服技术有限公司5分布式运动控制系统的组成部分◇ 控制器• 计算机 • 独立式控制器 • 数字网络 (设备总线，现场总线，网络)◇ 驱动器• 位置，速度，转矩模式 • 带网络接口的数字伺服驱动器◇ 电机• 旋转或直线伺服电机 • 步进、有刷、无刷伺服电机基于分布式运动控制系统 CANopen 简介2009 年 7 月 8 日 © Techsoft深圳市泰科智能伺服技术有限公司6分布式运动控制系统的优势◇ 主控制器选择简单 ◇ 全数字命令信号 ◇ 全驱动器诊断 ◇ 仅电机到驱动器之间反馈必须接线 ◇ 整体体积减小 ◇ 整体接线减少• 降低成本 • 降低复杂性 • 提高可靠性◇ 减少系统成本• 驱动器成本增加 • 省掉了多轴运动控制器成本 • 减少了接线成本2009 年 7 月 8 日 © Techsoft基于分布式运动控制系统 CANopen 简介深圳市泰科智能伺服技术有限公司7CAN 物理层基于分布式运动控制系统 CANopen 简介◇ CAN(Controller Area Network)，由 BOSCH 公司原创，ISO-11898 标准 ◇ 1Mbit/s 传输速度时距离可达 30 米 ◇ 多路访问冲突侦测+非破坏性解决 ◇ CAN2.0A(11 位标识符)或 CAN2.0B(29 位标识符) ◇ 冲击噪声免疫 ◇ 总线结构（3 线） ◇ 硬件自动检测与处理错误2009 年 7 月 8 日 © Techsoft深圳市泰科智能伺服技术有限公司8CAN 物理层◇ 数据帧（CAN Message）• SOF: 帧起始域 • Arbitration Field: 仲裁域Identifier: 标识符 RTR • Control Field: 控制域 • Data Field: 数据域 • CRC Field: 循环沉余校验域 • ACK Field: 应答域 • EOF Field: 帧结束域基于分布式运动控制系统 CANopen 简介2009 年 7 月 8 日 © Techsoft深圳市泰科智能伺服技术有限公司9。
远动控制技术在电力系统自动化中的应用作者：陈少中来源：《城市建设理论研究》2013年第18期摘要：目前, 运动控制新技术已经逐渐发展成熟。
通过分析远动控制技术，结合电力系统远动控制的遥测、遥信、遥控和遥调功能，阐述了远动控制技术在电力系统自动化中的应用。
关键词：远动控制技术；电力系统自动化；应用中图分类号：F407.61 文献标识码：A 文章编号：前言电力系统自动化主要包括生产过程中的自动检测、自动调节和控制功能，另外系统和元件中的自动安全保护功能与网络信息中的自动传输也是其重要组成部分。
为了实现电力系统真正的自动化，计算机技术、通信技术和远动控制技术必不可少，通过远动控制技术来实现。
因此，远动控制技术在加快电力系统自动化的进程中起着至关重要的作用。
远动控制技术基本原理电力系统远动控制技术实现的功能主要是四遥功能，分别是遥测（YC）和遥信（YX）、遥控（YK）和遥调（YT）四方面的功能，遥测与遥信是远动设置RTU 将采集的厂站运行参数和状态按规约上传送给调度中心，遥控和遥调则是调度中心发给远动设置RTU的改变运行状态和调整设备运行参数的命令。
远动控制在电力系统中主要运用的是数据采集术、信道编码技术和通信传输技术3 部分，其原理如图1 所示二、数据采集技术在电力系统自动化中的应用变送器技术、 A/D 技术在远动系统的数据采集技术上起着主要的作用，远动设置RTU 通过遥测与遥信等功能分别将采集厂站的运行参数和运行状态。
远动系统处理的信号大多是0~5V 的TTL的电平信号，但是电力系统实际处理的是大功率的参数，则需要变动期对大功率参数进行处理，转为RTU 能处理的电平信号。
遥信信息的编码和遥测信息的采集任务要靠A/D 技术实现，其原理是模拟量借由模数转换器（A/D）转换成二进制的数字量，完成模拟信号向数字信号的转换。
遥信采集的主要是各种设备的状态，包括某一时刻开关的状态、断路器与隔离刀闸的位置，各节点的电压，电流的模拟量，继电保护、自动装置的运行状态等信息。
深圳正运动技术简介正运动技术专注于运动控制技术研究和通用运动控制软硬件产品的研发，是国家级高新技术企业。
正运动技术汇集了来自华为、中兴等公司的优秀人才，在坚持自主创新的同时，积极联合各大高校协同运动控制基础技术的研究，是国内工控领域发展最快的企业之一，也是国内少有、完整掌握运动控制核心技术和实时工控软件平台技术的企业。
正运动技术的运动控制产品包括2-24轴脉冲型嵌入式运动控制器、2-128轴总线型嵌入式运动控制器、2-24轴脉冲型网络运动控制卡、2-128轴总线型PCI运动控制卡、2-32轴视觉运动控制一体机、人机界面、各类扩展模块等。
正运动技术的运动控制产品支持凸轮、点位、直线、圆弧、空间圆弧、椭圆、螺旋等运动功能，单控制平台插补最多支持24轴，最多24个机台联动协作;支持连续插补、样条曲线插补、S曲线加减速、运动暂停、小圆限速、自适应前瞻、在线变速、在线变位、反向间隙和螺距补偿、虚拟轴/运动叠加、运动中同步动作、脉冲闭环、编码器硬件锁存、硬件PWM输出、高速硬件位置同步输出(PSO)、掉电保护等功能;绝大多数运动控制产品内置了旋转台、Delta、Scara、协作臂等多关节运动控制算法，可轻松满足30多种机械手独立或叠加应用;总线型运动控制产品支持RTEX、EtherCAT等多种运动控制总线，可实现多种总线轴和脉冲轴的混合插补运动，在性能和稳定性方面均处于国内领先地位。
正运动技术的视觉运动控制器一体机，在运动功能的基础上叠加了视觉定位、测量、轮廓匹配和二维码/条码检测等机器视觉功能，极大地降低了机器视觉应用的门槛，硬件高集成小体积，软件一站式易开发。
正运动技术的运动控制产品具备优异的开发性，除支持各种操作系统和编程语言调用函数库自由开发外，持续完善All In One的国产工业应用开发软件平台ZDevelop，可支持一站式HMI开发、Basic/梯形图混合运动开发、机器视觉开发等，可实时仿真和在线跟踪Debug，缩短开发周期，降低开发风险。
机器人技术中的运动控制算法随着科技的不断进步，机器人技术在各行各业中得到越来越广泛的应用。
而机器人的运动控制算法则是机器人技术中一个非常重要的领域。
在机器人运动控制领域，运动控制算法是指对机器人的运动进行控制的一种算法。
运动控制算法对于机器人的运动性能，精度，稳定性，速度和效率等方面都有着直接的影响。
机器人技术中的运动控制算法包含了许多方面的技术，例如轨迹规划、运动规划、运动控制等。
其中，轨迹规划是机器人从起点到终点经过的规划路径，可以使机器人按照既定的轨迹运动。
运动规划则是指机器人在给定的条件下，寻找最优的运动轨迹，达到预定的运动目标。
而运动控制是指机器人在执行运动规划的过程中，通过控制机器人的电机、驱动器等设备，来实现机器人的运动。
在机器人的运动控制中，最常见的算法是PID算法。
PID控制算法是一种以误差为反馈信号，利用比例、积分、微分三个方面的控制作用来控制机器人运动的算法。
PID控制算法可以根据机器人的运动变化调整其运动状态，并在误差不断减小的情况下，控制机器人的运动。
除了PID算法之外，机器人技术中还有许多其他的运动控制算法。
例如优化算法，这种算法通过模拟电路、循环计算、数学优化等方式，优化机器人的运动控制；自适应控制算法，这种算法可以根据机器人所处的环境和运动状态实时调整机器人的运动；模型预测控制算法，这种算法可以通过对机器人的动力学模型进行预测控制，实现机器人的精确运动控制。
除了算法的选择，机器人的运动控制还受到多种因素的影响。
例如，机器人的执行器和传感器的性能、机器人所处的环境以及机器人的重量与尺寸等因素都会影响机器人的运动控制。
因此，在实际机器人应用中，机器人运动控制算法还需要进行多种测试和优化，以达到最佳的运动控制效果。
在机器人技术中，运动控制算法的研究一直是一个重要的领域。
随着人工智能、大数据等新技术的快速发展，机器人技术也会继续发展出新的运动控制算法。
未来的机器人技术将更加智能化，具备更高的自主性，能够实现更高效、更精确的运动控制，进一步提高机器人技术的应用范围和普及率。
运动控制算法运动控制是指根据系统的特性，在机械制造中控制机械装置以实现其正确的轨迹或执行特定的运动任务的控制方法。
它包括定位控制、位移控制、转动控制、加工控制和机械控制等，是机械制造技术领域的一大复杂技术。
运动控制算法是用于控制和管理机械装置运动的计算机算法。
这些算法不仅能够记录和读取运动轨迹，还可以在实际操作中修正定位误差和动态响应，确保运动性能稳定地运行。
控制算法通常涉及控制系统的建模、控制策略的定义和运动控制以及控制系统的仿真等多部分内容。
运动控制算法主要通过建立运动控制系统的模型，采用合适的控制策略，使用参数调整和系统优化等手段来控制机械工作。
一般情况下，运动控制需要考虑输入与输出信号之间的关系，以及控制系统如何建模，物理系统如何响应控制，如何估计误差等诸多因素，以确定传递函数和控制系统的结构。
常见的运动控制算法，如PID算法、模糊控制算法、滤波算法、建模校正算法等，能够满足最先进的运动控制要求。
此外，一些高级运动控制算法也普遍采用多传感器信息，包括视觉传感器、行为学传感器、力传感器等，以准确地检测实际系统的状态，在整个运动控制系统中发挥关键作用。
另外，随着深度学习、天线技术在机器人技术中的应用，新型运动控制算法也在不断地推出。
例如，深度强化学习是一种复杂的有限状态机，它采用强化学习算法，以最大化预定义的奖励函数，来控制机器人的动作。
天线技术可以用于定位、显示、监测、控制等，以更实时、精准的方式管理机器人运动。
总之，运动控制算法是机械制造技术的基础，是解决机械运动控制中难题的重要手段，其发展也为机器人运动控制系统的应用带来了可能性。
运动控制的定义
从广义上讲，运动控制（Motion Contro1）就是控制物体的运动。
还有人解释运动控制是在电驱动技术研究基础上发展而成的一门综合性、多学科交叉技术。
从实现方式上解释，运动控制系统是通过对电动机电压、电流、频率等输入电量的控制，来改变工作机械的转矩、速度、位移等机械量，使各种工作机械按人们期望的要求运行，以满足生产工艺及其他应用的需要。
现代运动控制已成为电机学、电力电子技术、微电子技术、计算机控制技术、控制理论、信号检测与处理技术等多门学科相互交叉的综合性学科，如图所示。
当谈及运动控制时，人们往往会联想到伺服控制，但是实际上，何服控制仅仅是运动控制中的一种，即伺服控制是高精度、高速度的运动控制。
当今自动化生产技术中，运动控制代表着用途最广而又最复杂的任务。
运动控制系统的发展可以实现驱动控制功能的多样化和复杂性，满足新的生产要求，同时运动控制系统的发展将使生产更灵活，并能提高产品质量和降低设备成本。
要实现驱动控制功能的多样化和复杂性，使运动控制系统具有高速度、高精度、高效率和高可靠性这样的四位一体的高性能控制能力，伺服控制便成为运动控制的基础和关键技术之一。
本书的主要内容也聚焦到运动控制系统中的伺服控制上。
1 直接转矩控制简介直接转矩控制技术是在上世纪 80 年代中期继矢量控制变换技术之后发展起来的一种异步电动机调速技术，直接转矩控制变频调速系统。
直接转矩控制思想于1977 年A。
B。
Piunkett 在IEEE 杂志上首先提出，1985 年由德国鲁尔大学的德彭布罗克(Depenbrock)教授首先取得了实际应用的成功。
接着1987 年把它推广到弱磁调速范围。
不同与矢量控制技术，直接转矩控制有着自己的特点,它在很大程度上解决了矢量控制中计算复杂、特性易受电动机参数变化的影响、实际性能难以达到理论分析结果的一些重要技术问题。
直接转矩控制技术一诞生，就以自己新颖的控制思想,简洁明了的系统结构，优良的静、动态性能受到了普遍的关注并得到了迅速的发展。
实际应用表明，采用直接转矩控制的异步电动机调速系统，电机磁场接近圆形，谐波小，损耗低,噪声及温升均比一般逆变器驱动的电机小得多。
直接转矩控制系统的主要特点有：（1)直接转矩控制是直接在定子坐标系下分析交流电动机的数学模型，控制电动机的磁链和转矩。
它不需要将交流电动机与直流电动机进行比较、等效、转化；即不需要模仿直流电动机的控制，也不需要为解耦而简化交流电动机的数学摸型，它省掉了矢量旋转变换等复杂的变化与计算。
因此，它所需要的信号处理工作比较简单,所用的控制信号易于观察者对交流电动机的物理过程作出直接和明确的判断。
（2）直接转矩控制的磁场定向采用的是定子磁链轴，只要知道定子电阻就可以把它观测出来。
而矢量控制的磁场定向所用的转子磁链轴,观测转子磁链需要知道电动机转子电阻和电感。
因此，直接转矩控制大大减少了矢量控制技术中控制性能易受参数变化影响的问题.（3）直接转矩控制采用空间矢量的概念来分析三相交流电动机的数学模型和控制各物理量，使问题变得简单明了。
(4)直接转矩控制强调的是转矩的直接控制效果。
与著名的矢量控制的方法不同，直接控制转矩步是通过控制电流、磁链等量来间接控制转矩,而是把转矩直接作为被控量进行控制，强调的是转矩的直接控制效果.其控制方式是，通过转矩两点调节器把转矩检测值与转矩给定值作滞环比较,把转矩波动限制在一定的容差范围内，容差的大小由频率调节器来控制.因此，它的控制效果不取决于电动机的数学模型是否能够简化，而是取决于转矩的实际状况。
机械系统的运动控制与调节机械系统的运动控制和调节是现代制造业中至关重要的领域之一。
随着科技的进步，机械系统的复杂程度不断提高，为了实现高效、精确的工作，运动控制和调节技术的发展成为了必然趋势。
一. 运动控制技术的演变机械系统运动控制技术的发展经历了多个阶段。
最初，人工直接控制机械系统的运动，这种方式简单直接，但是效率低下，精度也无法保证。
随后，基于传统的机械传动和伺服控制的方式得到了广泛应用，可以实现较高的精度和可靠性。
然而，传统的机械传动方式在复杂的机械系统中存在着限制，无法适应现代制造业对高速、高精度的要求。
二. 电气传动的应用随着电子技术的进步，电气传动在机械系统中被广泛应用。
通过使用电机驱动机械系统，可以实现更灵活的运动控制，提高生产效率并降低成本。
例如，步进电机和伺服电机具有精确的位置控制能力，可以实现高精度的运动控制。
同时，电气传动还可以利用现代控制理论，如PID控制器等，来实现更精确的运动控制和调节。
三. 精密定位技术的应用在某些需要高精度定位的机械系统中，精密定位技术被广泛应用。
光电编码器、激光测距仪等精密位置传感器可以实时监测机械系统的位置，并将反馈信号传送给控制系统，从而实现精确的位置控制。
通过使用这些技术，可以实现毫米甚至微米级别的定位精度，满足一些高精度加工、科学研究等领域的需求。
四. 自适应控制技术的应用在一些动态环境下，机械系统的工作条件可能会发生变化。
为了实现稳定可靠的运动控制，自适应控制技术被应用在机械系统中。
自适应控制技术通过不断调整控制算法参数，自动适应工作环境的变化，使系统能够保持稳定运行。
例如，模糊逻辑控制、神经网络控制等自适应控制技术在机械系统中得到了广泛应用。
五. 运动控制与调节的挑战和前景尽管运动控制和调节技术已经取得了很大的进展，但仍然面临着一些挑战。
一方面，机械系统的复杂度不断提高，对运动控制和调节的要求也越来越高。
另一方面，不同领域的机械系统又有着不同的特点和需求，需要根据实际情况选择合适的技术和方法。
运动控制系统市场前景分析引言运动控制系统是一种通过运动控制器控制物体的运动，实现精确控制和优化性能的系统。
它广泛应用于机械制造、自动化工程、航空航天等领域。
本文将对运动控制系统市场前景进行分析，以了解其发展趋势和市场潜力。
市场规模和增长趋势根据市场研究，运动控制系统市场在过去几年中以稳定的速度增长。
目前，全球运动控制系统市场规模已达到XX亿美元，并预计在未来五年内将以X％的年均增长率增长。
这主要得益于工业自动化的快速发展和对高效生产的需求增加。
主要推动力工业自动化的快速发展随着工业4.0的推进，工业自动化需求不断增加。
运动控制系统作为自动化系统的重要组成部分，为机械设备的精确控制和运动管理提供了关键功能。
因此，随着工业自动化的快速发展，对运动控制系统的需求也在不断增加。
应用领域不断扩展运动控制系统在多个领域都有广泛应用。
除了传统的机械制造领域，它也在航空航天、医疗设备、汽车制造等领域发挥着重要作用。
随着这些领域的不断发展和需求增加，对运动控制系统的需求也不断扩展。
市场挑战技术更新和升级运动控制系统市场面临着快速的技术更新和升级的挑战。
新的技术不断涌现，比如无线控制、云计算等，这些新技术为运动控制系统带来了更高的性能和更多的功能。
然而，这也意味着企业需要不断投资研发新技术和更新现有系统，以保持市场竞争力。
安全性和可靠性需求对于运动控制系统来说，安全性和可靠性是非常重要的。
特别是在航空航天和医疗设备等领域，系统的安全性和可靠性要求非常高。
因此，运动控制系统供应商需要不断提高产品的安全性和可靠性，以满足市场需求。
市场机会新兴市场的发展随着新兴市场的不断崛起，对运动控制系统的需求正在增加。
尤其是在中国、印度等国家，工业化程度不断提高，对运动控制系统的需求迅速增长。
这为运动控制系统供应商提供了巨大的市场机会。
人工智能技术的应用人工智能技术在运动控制系统中的应用也为市场带来了新的机会。
通过结合人工智能技术，运动控制系统可以实现更智能的控制和决策，提高生产效率和精度。
多轴运动的数字控制新技术作者：黄志军来源：《科技创新导报》2011年第08期摘要：针对模拟器对系统实时性和同步性要求苛刻等特点，本文以电动六自由度运动平台为例，采用数控技术用工业级计算机IPC和数字信号处理器DSP作为六自由度运动平台的控制器，设计了基于可编程多轴控制器PMAC(Programmable Multi-Axis Controller)来作为六自由度运动平台多轴运行控制系统的硬件平台，同时采用Visual C#．NET作为软件开发平台，满足了模拟器六自由度运动平台实时性控制的要求。
关键词：多轴运动数字控制六自由度运动平台中图分类号：TP2 文献标识码：A 文章编号1674-098X(2011)03(b)-0120-01随着我国经济和社会的飞速发展，多轴运动的数控技术也取得了飞快的发展。
所谓数控技术是指利用数字信息对机械运动及加工过程进行控制的技术，它是集传统的机械制造技术、计算机技术、现代控制技术、传感检测技术和光机电技术等于一体的现代制造业的基础技术，由于它具有精度高、速度快、效率高等优点，近些年来取得了突发猛进的发展，在国民经济发展中起着举足轻重的作用。
未来数控技术的发展趋势是朝着柔性化、智能化、工艺复合性和多轴化方向发展。
电动六自由度运动平台技术在近些年来发展迅速，由于六自由度电动六自由度运动平台控制系统是一种典型的多轴实时运动控制系统，对其控制系统的研究仍是目前的一个工作重点。
1 喷涂机器人控制系统设计本文采用数控技术用工业级计算机IPC和数字信号处理器DSP作为电动六自由度运动平台的控制器，设计了基于可编程多轴控制器PMAC(Programmable Multi-Axis Controller)来作为六自由度运动平台多轴运行控制系统的硬件平台,通过层次化系统体系结构提高了系统的效率，模块化的软件设计则使系统具有很强的可移植性、扩展性和开放性。
六自由度运动平台控制系统结构如图1所示。
运动控制原理与实践运动控制是现代工业自动化领域中非常重要的一个部分，它涉及到机械运动、电气控制、传感器技术等多个方面，对于提高生产效率、优化生产流程、降低生产成本具有重要的意义。
本文将从运动控制的原理和实践出发，对这一领域进行深入探讨。
首先，我们需要了解运动控制的基本原理。
运动控制的核心在于对机械运动进行精准的控制，以实现特定的运动轨迹、速度和加速度要求。
这需要运用到运动控制器、传感器、执行器等设备，并通过编程控制实现。
在运动控制的过程中，需要考虑到惯性、摩擦、动态特性等因素，以确保系统的稳定性和精准性。
其次，运动控制的实践应用非常广泛。
在工业生产中，运动控制可以应用于各种自动化设备，例如机械手臂、输送带、数控机床等。
通过精准的运动控制，这些设备可以实现高效的生产操作，提高生产效率和产品质量。
在航空航天、汽车制造、医疗器械等领域，运动控制也扮演着重要的角色，为各种复杂系统的运动提供支持。
另外，随着科技的不断发展，运动控制技术也在不断创新。
传统的PID控制已经不能满足对运动控制精度和响应速度的要求，因此，模糊控制、神经网络控制、模型预测控制等新技术被引入到运动控制领域。
这些技术的应用，使得运动控制系统在复杂环境下能够更加稳定和灵活地运行，为实际生产带来了更大的便利。
总的来说，运动控制原理与实践是一个复杂而又充满挑战的领域。
它不仅需要对机械、电气、控制等多个学科有深入的理解，还需要不断地进行实践和创新。
只有不断地学习和积累经验，才能在运动控制领域取得更大的成就。
希望通过本文的介绍，读者们能够对运动控制有更深入的了解，为相关领域的研究和应用提供一定的帮助。
运动控制新技术 摘要：信息时代的高新技术推动了传统产业的迅速发展，在机械工业自动化中出现了一些运动控制新技术：全闭环交流伺服驱动技术、直线电机驱动技术、可编程计算机控制器、运动控制卡等。本文主要分析和综述了这些新技术的基本原理、特点以及应用现状等。 关键词：伺服驱动技术，直线电机，可编程计算机控制器，运动控制 1引言 信息时代的高新技术流向传统产业，引起后者的深刻变革。作为传统产业之一的机械工业，在这场新技术革命冲击下，产品结构和生产系统结构都发生了质的跃变，微电子技术、微计算机技术的高速发展使信息、智能与机械装置和动力设备相结合，促使机械工业开始了一场大规模的机电一体化技术革命。随着计算机技术、电子电力技术和传感器技术的发展，各先进国家的机电一体化产品层出不穷。机床、汽车、仪表、家用电器、轻工机械、纺织机械、包装机械、印刷机械、冶金机械、化工机械以及工业机器人、智能机器人等许多门类产品每年都有新的进展。机电一体化技术已越来越受到各方面的关注，它在改善人民生活、提高工作效率、节约能源、降低材料消耗、增强企业竞争力等方面起着极大的作用。 在机电一体化技术迅速发展的同时，运动控制技术作为其关键组成部分，也得到前所未有的大发展，国内外各个厂家相继推出运动控制的新技术、新产品。本文主要介绍了全闭环交流伺服驱动技术（FullClosedACServo）、直线电机驱动技术（LinearMotorDriving）、可编程序计算机控制器（ProgrammableComputerController，PCC）和运动控制卡（MotionControllingBoard）等几项具有代表性的新技术。2全闭环交流伺服驱动技术 在一些定位精度或动态响应要求比较高的机电一体化产品中，交流伺服系统的应用越来越广泛，其中数字式交流伺服系统更符合数字化控制模式的潮流，而且调试、使用十分简单，因而被受青睐。这种伺服系统的驱动器采用了先进的数字信号处理器（DigitalSignalProcessor,DSP），可以对电机轴后端部的光电编码器进行位置采样，在驱动器和电机之间构成位置和速度的闭环控制系统，并充分发挥DSP的高速运算能力，自动完成整个伺服系统的增益调节，甚至可以跟踪负载变化，实时调节系统增益；有的驱动器还具有快速傅立叶变换（FFT）的功能，测算出设备的机械共振点，并通过陷波滤波方式消除机械共振。一般情况下，这种数字式交流伺服系统大多工作在半闭环的控制方式，即伺服电机上的编码器反馈既作速度环，也作位置环。这种控制方式对于传动链上的间隙及误差不能克服或补偿。为了获得更高的控制精度，应在最终的运动部分安装高精度的检测元件（如：光栅尺、光电编码器等），即实现全闭环控制。比较传统的全闭环控制方法是：伺服系统只接受速度指令，完成速度环的控制，位置环的控制由上位控制器来完成（大多数全闭环的机床数控系统就是这样）。这样大大增加了上位控制器的难度，也限制了伺服系统的推广。目前，国外已出现了一种更完善、可以实现更高精度的全闭环数字式伺服系统，使得高精度自动化设备的实现更为容易。其控制原理如图1所示。该系统克服了上述半闭环控制系统的缺陷，伺服驱动器可以直接采样装在最后一级机械运动部件上的位置反馈元件(如光栅尺、磁栅尺、旋转编码器等)，作为位置环，而电机上的编码器反馈此时仅作为速度环。这样伺服系统就可以消除机械传动上存在的间隙（如齿轮间隙、丝杠间隙等），补偿机械传动件的制造误差（如丝杠螺距误差等），实现真正的全闭环位置控制功能，获得较高的定位精度。而且这种全闭环控制均由伺服驱动器来完成，无需增加上位控制器的负担，因而越来越多的行业在其自动化设备的改造和研制中，开始采用这种伺服系统。3直线电机驱动技术 直线电机在机床进给伺服系统中的应用，近几年来已在世界机床行业得到重视，并在西欧工业发达地区掀起"直线电机热"。在机床进给系统中，采用直线电动机直接驱动与原旋转电机传动的最大区别是取消了从电机到工作台（拖板）之间的机械传动环节，把机床进给传动链的长度缩短为零，因而这种传动方式又被称为"零传动"。正是由于这种"零传动"方式，带来了原旋转电机驱动方式无法达到的性能指标和优点。1.高速响应由于系统中直接取消了一些响应时间常数较大的机械传动件（如丝杠等），使整个闭环控制系统动态响应性能大大提高，反应异常灵敏快捷。2.精度直线驱动系统取消了由于丝杠等机械机构产生的传动间隙和误差，减少了插补运动时因传动系统滞后带来的跟踪误差。通过直线位置检测反馈控制，即可大大提高机床的定位精度。3.动刚度高由于"直接驱动"，避免了启动、变速和换向时因中间传动环节的弹性变形、摩擦磨损和反向间隙造成的运动滞后现象，同时也提高了其传动刚度。4.速度快、加减速过程短由于直线电动机最早主要用于磁悬浮列车（时速可达500Km/h），所以用在机床进给驱动中，要满足其超高速切削的最大进个速度（要求达60～100M/min或更高）当然是没有问题的。也由于上述"零传动"的高速响应性，使其加减速过程大大缩短。以实现起动时瞬间达到高速，高速运行时又能瞬间准停。可获得较高的加速度，一般可达2～10g（g=9.8m/s2），而滚珠丝杠传动的最大加速度一般只有0.1～0.5g。 运动控制新技术:5.行程长度不受限制在导轨上通过串联直线电机，就可以无限延长其行程长度。6.运动动安静、噪音低由于取消了传动丝杠等部件的机械摩擦，且导轨又可采用滚动导轨或磁垫悬浮导轨（无机械接触），其运动时噪音将大大降低。7.效率高由于无中间传动环节，消除了机械摩擦时的能量损耗，传动效率大大提高。 直线传动电机的发展也越来越快，在运动控制行业中倍受重视。在国外工业运动控制相对发达的国家已开始推广使用相应的产品，其中美国科尔摩根公司（Kollmorgen）的PLATINNMDDL系列直线电机和SERVOSTARCD系列数字伺服放大器构成一种典型的直线永磁伺服系统，它能提供很高的动态响应速度和加速度、极高的刚度、较高的定位精度和平滑的无差运动；德国西门子公司、日本三井精机公司、台湾上银科技公司等也开始在其产品中应用直线电机。4可编程计算机控制器技术 自20世纪60年代末美国第一台可编程序控制器（ProgrammingLogicalController，PLC）问世以来，PLC控制技术已走过了30年的发展历程，尤其是随着近代计算机技术和微电子技术的发展，它已在软硬件技术方面远远走出了当初的"顺序控制"的雏形阶段。可编程计算机控制器（PCC）就是代表这一发展趋势的新一代可编程控制器。与传统的PLC相比较，PCC最大的特点在于它类似于大型计算机的分时多任务操作系统和多样化的应用软件的设计。传统的PLC大多采用单任务的时钟扫描或监控程序来处理程序本身的逻辑运算指令和外部的I/O通道的状态采集与刷新。这样处理方式直接导致了PLC的"控制速度"依赖于应用程序的大小，这一结果无疑是同I/O通道中高实时性的控制要求相违背的。PCC的系统软件完美地解决了这一问题，它采用分时多任务机制构筑其应用软件的运行平台，这样应用程序的运行周期则与程序长短无关，而是由操作系统的循环周期决定。由此，它将应用程序的扫描周期同外部的控制周期区别开来，满足了实时控制的要求。当然，这种控制周期可以在CPU运算能力允许的前提下，按照用户的实际要求，任意修改。基于这样的操作系统，PCC的应用程序由多任务模块构成，给工程项目应用软件的开发带来很大的便利。因为这样可以方便地按照控制项目中各部分不同的功能要求，如运动控制、数据采集、报警、PID调节运算、通信控制等，分别编制出控制程序模块（任务），这些模块既独立运行，数据间又保持一定的相互关联，这些模块经过分步骤的独立编制和调试之后，可一同下载至PCC的CPU中，在多任务操作系统的调度管理下并行运行，共同实现项目的控制要求。PCC在工业控制中强大的功能优势，体现了可编程控制器与工业控制计算机及DCS（分布式工业控制系统）技术互相融合的发展潮流，虽然这还是一项较为年轻的技术，但在其越来越多的应用领域中，它正日益显示出不可低估的发展潜力。5运动控制卡 运动控制卡是一种基于工业PC机、用于各种运动控制场合（包括位移、速度、加速度等）的上位控制单元。它的出现主要是因为：（1）为了满足新型数控系统的标准化、柔性、开放性等要求；（2）在各种工业设备（如包装机械、印刷机械等）、国防装备（如跟踪定位系统等）、智能医疗装置等设备的自动化控制系统研制和改造中，急需一个运动控制模块的硬件平台；（3）PC机在各种工业现场的广泛应用，也促使配备相应的控制卡以充分发挥PC机的强大功能。运动控制卡通常采用专业运动控制芯片或高速DSP作为运动控制核心，大多用于控制步进电机或伺服电机。一般地，运动控制卡与PC机构成主从式控制结构：PC机负责人机交互界面的管理和控制系统的实时监控等方面的工作（例如键盘和鼠标的管理、系统状态的显示、运动轨迹规划、控制指令的发送、外部信号的监控等等）；控制卡完成运动控制的所有细节（包括脉冲和方向信号的输出、自动升降速的处理、原点和限位等信号的检测等等）。运动控制卡都配有开放的函数库供用户在DOS或Windows系统平台下自行开发、构造所需的控制系统。因而这种结构开放的运动控制卡能够广泛地应用于制造业中设备自动化的各个领域。这种运动控制模式在国外自动化设备的控制系统中比较流行，运动控制卡也形成了一个独立的专门行业，具有代表性的产品有美国的PMAC、PARKER等运动控制卡。在国内相应的产品也已出现，如成都步进机电有限公司的DMC300系列卡已成功地应用于数控打孔机、汽车部件性能试验台等多种自动化设备上。6结束语 计算机技术和微电子技术的快速发展，推动着工业运动控制技术不断进步，出现了诸如全闭环交流伺服驱动系统、直线电机驱动技术、可编程计算机控制器、运动控制卡等许多先进的实用技术，为开发和制造工业自动化设备提供了高效率的手段。这也必将促使我国的机电一体化技术水平不断提高。
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