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  • 工业控制中的运动控制与过程控制:电机控制与运动控制的关键区别与应用

    从重点来看,电机控制(这里指伺服电机)主要是控制单个电机的扭矩、速度、位置等一个或多个参数达到给定值。运动控制的主要重点是协调多个电机完成指定的运动(合成轨迹、合成速度),更强调轨迹规划、速度规划和运动学转换;例如,在数控机床中,必须协调XYZ轴电机才能完成插补动作。 。

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    电机控制常作为运动控制系统中的一个环节,更侧重于电机的控制。它一般包括三个控制环:位置控制、速度控制、转矩控制。一般没有规划能力(有些驱动器有简单的位置和速度规划能力)。运动控制往往是针对包括机械、软件、电气等模块的产品,如机器人、无人机、运动平台等,是对机械运动部件的位置和速度进行实时控制和管理,使它们能够可以根据要求进行控制。一种基于预期运动轨迹和规定运动参数的运动控制。

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    两者部分内容重叠:位置环/速度环/扭矩环可以在电机驱动器中实现,也可以在运动控制器中实现,因此两者很容易混淆。运动控制系统的基本架构组件包括: 运动控制器:用于生成轨迹点(所需输出)并关闭位置反馈环路。许多控制器还可以在内部关闭速度环。

    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的运动控制器广泛应用于电子、EMS等行业;专用控制器的代表行业有风电、光伏、机器人、成型机械等; PLC在橡胶、汽车、冶金等行业受到青睐。驱动器或放大器:用于将来自运动控制器的控制信号(通常是速度或扭矩信号)转换成更高功率的电流或电压信号。更先进的智能驱动器可以自行关闭位置环和速度环,以获得更精确的控制。

    执行器:如液压泵、气缸、线性执行器或电机,用于输出运动。反馈传感器:如光电编码器、旋转变压器或霍尔效应器件等,用于将执行器的位置反馈给位置控制器,实现位置控制回路的闭合。许多机械部件用于将执行器的运动转换为所需的运动,包括齿轮箱、轴、滚珠丝杠、齿形带、联轴器以及线性和旋转轴承。

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    运动控制的出现进一步推动了机电控制解决方案的发展。例如,以前的凸轮和齿轮需要机械结构来实现。现在它们可以使用电子凸轮和电子齿轮来实现,消除了机械执行过程中的回程、摩擦和磨损。

    成熟的运动控制产品不仅需要提供路径规划、前瞻控制、运动协调、插补、运动学正解、逆解、驱动电机的指令输出等功能,还需要有工程组态软件(如SIMOTION的SCOUT) ) 和语法解释器。 (不仅指其自身语言,还包括IEC-61131-3 PLC语言支持)、简单的PLC功能、PID控制算法实现、HMI交互界面、故障诊断界面、高级运动控制器还可以实现安全控制等。 。

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