1.2 通用型運動控制器

隨著制造業(yè)突飛猛進的發(fā)展，在紡織，包裝、機床、醫(yī)療器械、工程機械等行業(yè)對運動控制系統(tǒng)有了極大的需求，所以通用型的運動控制器有了長足的發(fā)展。

通用型運動控制器在性能上也能夠達到高速和高精度。通用型運動控制器充分利用DSP（數(shù)字信號處理器）的計算能力，能夠進行復雜的運動規(guī)劃，高速實時多軸插補，誤差補償和更復雜的運動學和動力學計算，使得運動控制精度更高，速度更快，運動更加平穩(wěn)。

1.2.1 通用型運動控制器的分類

目前，通用型運動控制器主要有以單片機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)場可編程門陣列）作為核心處理器3種形式。

1.以單片機或微處理器作為核心處理器

這類運動控制器定位運動速度較慢，精度不高，成本相對較低。在一些只需要低速點位運動控制和軌跡要求不高的輪廓運動控制場合應用。

2.以專用芯片作為核心處理器

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

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動控制器，這類運動控制器以DSP芯片作為運動控制器的核心處理器，以PC作為信息處理平臺，運動控制器以插卡形式嵌入PC，即“PC+運動控制器”的模式。這樣將PC的信息處理能力和開放式的特點與運動控制器的運動軌跡控制能力有機結(jié)合在一起，具有信息處理能力強、開放程度高、運動軌跡控制準確、通用性好的特點。這類控制器充分利用了DSP的高速數(shù)據(jù)處理能力和FPGA的超強邏輯處理能力。這類運動控制器通常具有多軸協(xié)調(diào)運動控制和復雜的運動軌跡規(guī)劃、實時插補運算、誤差補償、伺服濾波算法，能夠?qū)崿F(xiàn)閉環(huán)控制。

1.2.2 通用型運動控制器具備的功能

1.多軸插補、連續(xù)插補功能

通用型運動控制器提供的多軸插補功能在數(shù)控機械行業(yè)獲得了廣泛的應用。近年來，由于雕刻機市場，特別是模具雕刻機市場的快速發(fā)展，推動了運動控制器的連續(xù)插補功能的發(fā)展。在模具雕刻中存在大量的短小線段加工，要求微小線段間加工速度波動盡可能小，速度變化的拐點要平滑過渡，這樣要求運動控制器有速度前瞻和連續(xù)插補的功能。這些功能原來僅僅是高端數(shù)控系統(tǒng)具有的功能，現(xiàn)在通用型運動控制器也具備這些功能。

2.電子齒輪與電子凸輪功能

電子齒輪和電子凸輪不僅可以大大地簡化機械設計，而且可以實現(xiàn)許多機械齒輪與凸輪難以實現(xiàn)的功能。電子齒輪可以實現(xiàn)多個運動軸按設定的齒輪比同步運動，這使得運動控制器在定長剪切和多軸套色印刷方面有很好的應用。另外，電子齒輪功能還可以實現(xiàn)一個運動軸以設定的齒輪比跟隨一個函數(shù)，而這個函數(shù)由其他的幾個運動軸的運動決定；一個軸也可以按設定的比例跟隨其他兩個軸的合成速度運行。

電子凸輪功能可以通過編程改變凸輪形狀，無須修磨機械凸輪，這極大簡化了加工工藝。這個功能使運動控制器在機械凸輪的淬火加工、異型玻璃切割和全電機驅(qū)動彈簧等領(lǐng)域有極好的應用。

3.比較輸出功能

在運動過程中，當機械運行位置到達設定的坐標點時，運動控制器輸出一個或多個開關(guān)量，而運動過程不受影響。如在某種飛行檢測中，運動控制器的比較輸出功能使系統(tǒng)運行到設定的位置即啟動快速攝像，而運動并不受影響，這極大地提高了效率，改善了圖像質(zhì)量。另外，在激光雕刻應用中，通用型運動控制器的這項功能也獲得了很好的應用。

4.探針信號鎖存功能

通用型運動控制器可以鎖存探針信號產(chǎn)生時刻的各運動軸的位置，這在熱處理機床行業(yè)和磨床行業(yè)、測量行業(yè)都有重要的應用。

1.2.3 運動控制器系統(tǒng)的構(gòu)成

一套運動控制器系統(tǒng)由以下部分構(gòu)成：

1）運動控制器。運動控制器用以生成運動軌跡點和位置反饋環(huán)，可以在內(nèi)部形成一個速度閉環(huán)。

2）驅(qū)動系統(tǒng)。驅(qū)動器或放大器用于將運動控制器的控制信號（通常是速度或轉(zhuǎn)矩信號）轉(zhuǎn)換為大功率的電流或電壓信號。較先進的驅(qū)動系統(tǒng)可以構(gòu)建閉合位置環(huán)和速度環(huán)，可獲得更精確的位置控制。

3）執(zhí)行機構(gòu)。執(zhí)行機構(gòu)有液壓泵、氣缸、線性執(zhí)行機構(gòu)或伺服電動機，執(zhí)行機構(gòu)用于輸出運動。

4）檢測及反饋系統(tǒng)。反饋傳感器如光電編碼器、旋轉(zhuǎn)變壓器或霍爾效應設備等用以將執(zhí)行器的實時位置反饋給控制器，以實現(xiàn)和位置控制環(huán)的閉合。

機械系統(tǒng)包括齒輪箱、軸、滾珠絲杠、齒形帶、聯(lián)軸器以及線性和旋轉(zhuǎn)軸承。