第1章 概述

1.1 運動控制技術概況

1．運動控制系統概念

控制系統按照被控變量的類型可分為過程控制和運動控制兩大類。

過程控制的控制目標一般為工業生產過程中要完成的工藝參數，主要被控量是溫度、壓力、流量等過程參數，以保證生產過程所需的環境條件或配料比例。

運動控制以機械運動為主要方式，表現為直接對電機進行快速、高精度的控制，使運動部件或子系統按照預期的軌跡和規定的運動參數值完成相應的動作。主要被控量是電機的位置、速度、加速度、轉矩等參數。

運動控制系統以自動控制理論為基礎，以電機為控制對象，以控制器為核心，以電力電子及功率變換裝置為執行機構，組成高精度的電氣傳動系統。

2．運動控制系統特點

① 以小功率指令信號控制大功率的負載。

② 被控量過渡過程較短，一般在秒級或毫秒級。

③ 傳動功率范圍寬，調速范圍大，動態性能良好，穩定精度與定位精度較高。

④ 設計不同的控制方法，可進行單臺電機控制或多臺電機群控。

3．運動控制系統性能指標

① 分辨率。分辨率定義為運動控制系統所能達到的最小位置增量。機械定位組件、電機、反饋裝置，以及電子控制器等因素都會對總體分辨率產生影響。

② 靈敏度。靈敏度指的是能夠產生輸出運動的最小輸入。也被定義為輸出量與輸入量之比。這個指標經常被誤解為分辨率，應用時要注意與分辨率的區別。

③ 精密度。精密度定義為對于完全相同的輸入，系統多次運行到輸出95%的結果的偏差范圍。

④ 調整時間。為運動系統接收指令后第一次進入并保持在可接收的指令位置誤差范圍內所需要的時間。

⑤ 超調。欠阻尼系統中過校正行為的度量，在位置伺服系統中應盡量避免。

⑥ 穩態誤差。為控制器完成校正行為后實際位置與指令位置之間的差值。

⑦ 誤差。所獲得的性能參數和理想結果之間的差值。