(完整版)运动控制技术
运动控制系统 (2)
运动控制系统简介运动控制系统是指用于控制运动装置的设备和软件系统。
它的主要功能是监测和控制物理运动过程，以实现精准的位置控制、速度控制和加速度控制。
运动控制系统广泛应用于机械工业、交通运输、航空航天等领域。
组成部分运动控制系统通常由以下几个主要组成部分组成：1.运动控制器：负责接收外部输入信号并生成相应的控制指令，控制运动装置的运动。
2.传感器：用于检测运动装置当前的位置、速度等参数，并将其转换为电信号输入给运动控制器。
3.驱动器：将运动控制器生成的控制指令转换为电流或电压信号，驱动马达或液压系统实现运动。
4.运动装置：通过驱动器进行控制的装置，如马达、液压系统等。
5.人机界面：为用户提供与运动控制系统进行交互的方式，包括显示器、键盘、触摸屏等。
工作原理运动控制系统的工作原理可以概括为以下几个步骤：1.传感器感知：传感器感知运动装置的当前状态，如位置、速度等参数，并将其转换为电信号。
2.控制指令生成：运动控制器接收传感器的电信号，根据预设的控制算法生成相应的控制指令。
3.控制指令传递：运动控制器将控制指令传递给驱动器，驱动器根据指令转换为适当的信号来驱动运动装置。
4.运动实现：驱动器通过输出的信号驱动运动装置实现预设的运动控制，如位置控制、速度控制等。
5.反馈控制：传感器继续感知运动装置的状态，并将其反馈给运动控制器，实现闭环控制。
应用领域运动控制系统广泛应用于各个领域，下面介绍其中几个典型的应用领域。
1.工业自动化：运动控制系统在机械工业中广泛应用，如印刷、包装、机械加工等领域。
它可以实现自动化生产线的高精度运动控制，提高生产效率和产品质量。
2.交通运输：运动控制系统在交通运输领域的应用包括船舶、飞机和汽车等。
它可以实现对交通工具的准确操控，提高运输安全性和效率。
3.医疗器械：运动控制系统在医疗器械领域的应用包括手术机器人、医疗影像设备等。
它可以实现高精度的运动控制，帮助医生进行精确的手术操作和诊断。
运动技能学习与控制76819
强调
学习是练习或经历的结果。 学习是内在的变化。 学习难以直接测量，只能从绩效的改变中加以推测。 学习是相对持久的变化。
二、技能学习过程中绩效变化的主要特征
提高性 一致性 持久性 适应性
三、通过练习绩效来评估学习
绩效曲线
△RMSE
4
单任务外显学习组
双重任务外显学习组
刺激—应答变化的数量 刺激—应答相容性 练习的数量 预测
– 预测的好处 – 预测的开销 – 预测的策略
刺激数量与反应时间的关系
(ms)
700 600 500 400 300 200 100
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
刺激—应答变化数量
二、应激和激活下的决策绩效
应激和激活是指由压力所引起的兴奋或激动 水平。
三、书写（handwriting）
四、双手协调(bimanual coordination)
原先平衡 被打破，建立 新的更为牢固 的平衡的非线 性变化过程。 同样，这一过 程也不可逆。
五、步态（gait）
第7章 个体差异和运动能力
个体差异：是人们在完成某些任务中表现出 来的稳定的持久的差异。
参照
肌肉感觉 运动感觉 环境感觉
反馈
比较器
长时间的、连续的任务 短时的、非连续的任务 动作技能的反射控制模型
M1应答： 30-50ms
M2应答： 50-80ms
反应激发：
80-120ms 反应时应答：
120-180ms
刺激鉴别 应答选择 应答编程
运动程序
M2
脊髓
M1
肌肉
动作
误差 参照
heights) 视觉和抓住动作(vision and catching) 视觉和击打运动着的物体 (vision and batting in
运动技能的闭合环路控制例子(一)
运动技能的闭合环路控制例子(一)运动技能的闭合环路控制运动技能的闭合环路是什么？运动技能的闭合环路控制是指通过感知、决策和执行等一系列过程，使得我们能够完成各种运动技能的控制和调节。
闭合环路由感知、决策和执行组成，其中感知阶段负责获取外界环境信息，决策阶段负责对信息进行处理和分析，执行阶段负责将决策结果转化为运动动作。
运动技能的闭合环路控制例子以下是一些具体的例子，展示了运动技能的闭合环路控制在不同运动技能中的应用。
1. 打篮球感知阶段•视觉感知：将球场、球框、队友和对手的位置等信息视觉化。
•听觉感知：根据队友的呼喊和球的弹跳声等听觉信息获取局势。
决策阶段•判断行进路线：根据球场上的防守队员和自身条件，决定是直接突破还是传给队友。
•选取投篮动作：根据自身位置和对手的防守形式，决定是选择急停跳投还是上篮。
执行阶段•进行突破或传球动作：根据决策阶段的结果，做出相应的动作。
•进行投篮动作：选择好投篮的力度和角度，进行准确的投篮。
2. 游泳感知阶段•视觉感知：观察泳池的长度、宽度和游泳者的位置。
•触觉感知：感受水流的压力和温度。
决策阶段•选择游泳姿势：根据比赛项目和自身特点，决定是蛙泳、自由泳还是其他泳姿。
•确定游泳速度：根据对手的实力和自身状况，决定是否采用全力疾游或留力养精。
执行阶段•进行腿部划水和手臂划水动作：根据选择的泳姿，采取相应的划水动作。
•控制呼吸节奏：根据游泳速度和呼吸需求，控制呼吸的频率和时间点。
3. 美式橄榄球感知阶段•视觉感知：观察场上队员的位置和形势。
•听觉感知：听取队友的指令和教练的战术安排。
决策阶段•选取战术策略：根据比赛规则和对手的防守形式，决定采取何种攻防战术。
•判断传球目标：根据对方防守队员的位置和自身队员的位置，决定传球的目标。
执行阶段•进行传球动作：通过准确的传球技术，将球传给合适的队友。
•进行触地得分动作：根据传球结果和比赛形势，决定是否冲向对方球门触地得分。
结语通过以上例子，我们可以看到不同运动技能的闭合环路控制在感知、决策和执行三个阶段的具体应用。
运动控制技术与应用课程标准
运动控制技术与应用课程标准
运动控制技术与应用课程标准是指在教育领域中针对运动控制技术与应用课程所制定的学习目标和教学内容的规范。
运动控制技术与应用课程标准的主要内容包括以下几个方面：
1.知识与理解：学生应该对运动控制技术的基本原理、相关理
论和技术进行全面深入的了解，并能够应用所学知识解决实际问题。
2.实践能力：学生应该具备一定的实践能力，能够独立完成运
动控制系统的搭建、调试和优化，能够进行相关仪器设备的操作和维护，并能够熟练使用相关软件进行程序设计。
3.创新能力：学生应该具备一定的创新能力，能够通过运动控
制技术解决实际问题，并能够进行相关技术的改进和创新。
4.团队合作：学生应该具备一定的团队合作能力，能够与他人
合作完成运动控制系统的设计和实施，在团队中有效地进行沟通和协作。
5.伦理意识：学生应该具备一定的伦理意识，了解运动控制技
术在社会中的应用和影响，并能够遵守相关的规范和道德准则。
综上所述，运动控制技术与应用课程标准是为了规范运动控制技术与应用课程的教学内容和学习目标，以培养学生的知识、
实践、创新能力和团队合作精神，使其能够在实践中运用所学知识解决问题，并具备良好的伦理意识与社会责任感。
运动技能学习与控制
1. 简述运动技能的四个特征（1）指向目标，即动作技能都有操作目标；（2）动作技能的操作具有随意性；（3）动作技能需要身体、头、和/ 或肢体的运动来实现任务目标；（4）为了实现技能的操作目标，需要对动作技能进行学习或再学习；2. 在金泰尔的分类法中，动作技能分类的两个纬度分别是什么（1）操作的环境背景特征：①调节条件②尝试间变化（2）表征技能的动作功能：①身体定向②操纵3. 在金泰尔的分类系统中调节条件是指什么调节条件是指技能操作中必然存在并影响操作者运动特征的环境背景。
1. 什么是操作结果测量、操作过程测量两者的差异根据两者测量的方法举出三至四个运动教学中运动技能测量的例子。
（1）操作结果测量：指为了说明动作技能操作结果而进行测量。
（2）操作过程测量：为了说明在动作操作过程中运动控制系统某些方面的操作状态而进行的一种动作技能操作测量。
差异：①操作结果测量没有提供产生操作结果前肢体或身体行为的任何信息；②没有关于运动过程中参与工作的肌肉系统的活动信息；举例：操作结果测量：①一英里跑或打一个字所用的时间；②从发令枪响到起跑动作开始的时间；③垂直纵跳的高度；操作过程测量：①动作过程中肢体经过的高度；②动作过程中肢体运动速度；③运动中加速或减速的模式；2. 简述简单反应时、选择反应时和辨别反应时及区别。
（1）简单反应时：指测试情景中只包含单一刺激并要求被试者做出单一反应动作，这时所测的反应时称为简单反应时。
（2）选择反应时：指测试情景中包含两个或两个以上的信号，每个信号需要特定的反应形式，这时测得的反应时为选择反应时。
（3）辨别反应时：指测试情景中包含两个或两个以上的信号，但被试者只需对其中的一个做出反应，对其他信号不做反应，这时测得的反应时为辨别反应时。
区别：①从刺激信号的数量来判断是不是简单反应时；②从做出的反应的信号数量来判断是不是辨别反应时。
3. 将反应时分段的含义是什么（1）在刺激信号发出和肌肉活动开始之间存在一个时间间隔，这个间隔便是反应时的第一部分，称为前动作时（pre-motor time ）；（2）第二部分是从肌肉活动增加到外显肢体动作真正开始之间的时距，称为动作时（motor time ）。
运动控制产品 技术分类
运动控制产品技术分类
运动控制产品可以根据其技术分类进行区分，主要包括运动控制器、运动控制卡、运动控制模块、运动控制器和伺服驱动器等几个方面。
首先是运动控制器，它是一种能够控制电机运动的设备，通常具有多种控制模式和功能，例如位置控制、速度控制、力控制等。
运动控制器一般由控制器主板、输入/输出模块、通信模块等组成，可以根据具体需求选择不同型号和品牌的运动控制器。
其次是运动控制卡，它是一种用于控制运动控制系统的设备，通常通过PCI、PCIe、USB等接口连接到计算机，实现对电机的控制。
运动控制卡具有高速、稳定的控制性能，能够满足各种运动控制需求。
另外，运动控制模块是一种集成了运动控制功能的模块，通常包括控制芯片、驱动器、传感器等组件，能够简化系统设计和搭建过程，提高系统的稳定性和可靠性。
运动控制模块广泛应用于机器人、自动化设备、数控机床等领域。
此外，运动控制器是一种专门用于控制伺服系统的设备，通常具有闭环控制、高精度定位、快速响应等特点，能够实现对电机的精准控制。
运动控制器广泛应用于需要高精度控制和运动控制的领域，如半导体制造、医疗设备等。
最后，伺服驱动器是一种用于控制伺服电机的设备，通常具有高性能、高可靠性、高精度等特点，能够实现对电机的精准控制。
伺服驱动器广泛应用于需要高精度控制和动态响应的领域，如数控机床、印刷设备等。
综上所述，运动控制产品根据其技术分类可以分为运动控制器、运动控制卡、运动控制模块、运动控制器和伺服驱动器等几个方面，每种产品都具有特定的控制功能和特点，可以根据实际需求选择合适的产品来搭建运动控制系统。
运动控制 知识
运动控制知识运动控制是一种由信息传递、决策计算与执行组成的技术，它是机器人或其他自动控制系统实施任务的一个重要基础。
此外，运动控制的广泛用途将其涉及的领域拓展到了各种应用领域，其中包括机械、农业、医疗、电力、航空、机器视觉、楼宇自动化系统、自动驾驶和工业机器人。
运动控制是一项复杂的学术研究，集机械工程、电子工程、自动控制、信息技术、机器人学和计算机等学科知识于一体，主要的研究内容包括机械制造、运动控制、传动原理、节能减速机、电机控制、伺服系统、传感器技术、智能控制及模拟、数字信号控制、机器人视觉技术、车辆控制系统及仿真技术等。
由于其多重性能特征，运动控制在机器人与其他自动控制系统中发挥着重要作用，它可以进行运动路径规划，控制机器人运动，以及实现机械设备的精确控制。
针对机器人的运动控制，需要解决的技术问题主要有：运动控制系统的建立，用于运动控制的传感器技术，机器人运动控制的数字信号处理，运动控制系统的参数设置，运动控制系统的实时调节，机器人的运动学、动力学和逆向等等。
除机器人运动以外，运动控制在其他自动控制系统中也发挥着重要作用。
例如，在工业机器人领域，运动控制可以用于实现机器人的插补控制以及其他任务控制；在数控系统中，运动控制可以用于实现各种类型的坐标运动控制，以及各种坐标系联动控制；在机械制造领域，运动控制可以用于实现机械加工过程的控制；在楼宇自动化系统中，运动控制可以用于实现楼宇装置的自动控制；在机器视觉领域，运动控制可以用于实现目标物体的实时跟踪；在质量检测领域，运动控制可以用于实现产品质量自动检测。
为了实现运动控制，采用了一系列新型技术，其中包括了运动控制芯片，传感器技术、控制系统软件设计、数字电路与模拟电路混合技术、精密机械制造技术等等。
首先，运动控制芯片的发展为运动控制的实施奠定了基础。
例如，通过PLC型号的控制芯片，可以执行简单的运动控制指令，从而实现对设备的运动控制。
其次，传感器技术的发展，为运动控制的实现提供了可靠的数据支持。
高精度运动控制系统的关键技术及综合运用ppt课件
3
公司简介（二）
此外公司还与秦皇岛海纳科技公司 合作研发了国内首款可驱动直线电机和 旋转电机的通用型伺服驱动器。该驱动 器具有高阶轨迹生成、支持用户编程等 高端功能，产品性能已达到国际先进水 平，可广泛用于高精密运动控制系统的 驱动和控制。
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总结
❖ 运动控制技术是多学科复合技术：机械与电子、硬件和软件、算法 和分析
❖ 运动控制应用范围广：开环控制或闭环控制、半闭环或全闭环控制 ❖ 采用闭环控制首要考虑的是系统稳定性 ❖ 运动控制的性能不仅要考核时域响应，还要考核频域特性 ❖ 运动控制系统由控制平台、功率放大器/驱动器、执行机构/电机/
安装误差的影响
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实例：编码器安装对信号质量及精度的影响（续） 信号质量对误差影响
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运动控制系统的保护
软件级 •计算错误保护 •位置误差保护 •饱和保护 •震荡保护 •RMS功率保护 •电源故障保护 •急停保护
机械级 •机械限位装置 •机械刹车/卡紧装置 •机械防撞装置 •… …
硬件级 •限位传感器保护 •看门狗保护 •电源故障保护 •过功率保护 •驱动器短路保护 •驱动器过压/欠压保护 •驱动器过温保护 •驱动器RMS电流保护 •… …
➢ 光栅尺的精度
➢ 线距，或信号周期(每毫米线数，或每圈线)
➢ 光栅尺的热敏系数
➢ 差值技术
➢ 信号质量
➢ 频率响应与最高速度
旋转编码器最大速度 = [工作频率 (Hz) / (每转线数) ]*60 [RPM]
西班牙运动控制解决方案(3篇)
第1篇一、引言随着科技的不断发展，运动控制技术已成为现代工业自动化领域的重要组成部分。
西班牙作为欧洲重要的工业大国，在运动控制领域拥有丰富的经验和先进的技术。
本文将介绍西班牙在运动控制解决方案方面的特点、优势以及应用领域。
二、西班牙运动控制解决方案的特点1. 高性能西班牙运动控制解决方案具有高性能的特点，主要体现在以下方面：（1）高速响应：西班牙运动控制器采用高性能CPU，使得控制系统响应速度更快，提高了生产效率。
（2）高精度：西班牙运动控制器采用高精度传感器和伺服驱动器，确保了运动控制系统的精度和稳定性。
（3）高可靠性：西班牙运动控制器在设计和制造过程中注重品质，使得产品具有较高的可靠性。
2. 易于集成西班牙运动控制解决方案具有良好的兼容性和开放性，便于与其他系统进行集成。
以下是其易于集成的特点：（1）标准接口：西班牙运动控制器采用标准接口，如EtherCAT、Modbus、Profinet等，方便与其他设备进行通信。
（2）软件支持：西班牙运动控制器提供丰富的软件开发工具，如Motion Control Studio、Motion Designer等，方便用户进行二次开发。
（3）模块化设计：西班牙运动控制器采用模块化设计，用户可根据实际需求选择合适的模块，提高系统灵活性。
3. 节能环保西班牙运动控制解决方案注重节能环保，以下是其节能环保的特点：（1）低功耗：西班牙运动控制器采用低功耗设计，降低了能耗。
（2）环保材料：西班牙运动控制器采用环保材料，减少了对环境的影响。
（3）可回收：西班牙运动控制器在设计和制造过程中考虑了可回收性，便于环保处理。
三、西班牙运动控制解决方案的优势1. 先进的技术西班牙在运动控制领域拥有丰富的研发经验，不断推出具有国际先进水平的产品。
以下是其技术优势：（1）伺服驱动技术：西班牙伺服驱动器具有高性能、高精度、低噪音等特点。
（2）控制算法：西班牙运动控制器采用先进的控制算法，如PID、模糊控制、自适应控制等，提高了系统的控制性能。
(完整版)运动控制系统思考题参考答案(_阮毅_陈伯时)(7)
过高的泵升电压将超过电力电子器件的耐压限制值。
选取电容量较大且合适的电容。
2-9在晶闸管整流器-电动机开环调速系统中，为什么转速随负载增加而降低？
负载增加，负载转矩增大，电动机转速下降直到电磁转矩等于负载转矩时速度就不变了，达到稳态。T-TL=J*dn/dt
2-10静差率和调速范围有何关系？静差率和机械特性硬度是一回事吗？举个例子。
2-13为什么用积分控制的调速系统是无静差的？在转速单闭环调速系统中，当积分调节器的输入偏差电压△U=0时，调节器的输出电压是多少？它决定于哪些因素？
比例调节器的输出只取决于输入偏差量的现状，而积分调节器的输出则包含了输入偏差量的全部历史。虽然到稳态时，只要历史上有过，其积分就有一定的数值，足以产生稳态运行所需要的控制电压UC。
2-5在直流脉宽调速系统中，当电动机停止不动时，电枢两端是否还有电压？电路中是否还有电流？为什么？
电枢两端还有电压，因为在直流脉宽调速系统中，电动机电枢两端电压仅取决于直流。
电路中无电流，因为电动机处已断开，构不成通路。
2-6直流PWM变换器主电路中反并联二极管有何作用？如果二极管断路会产生什么后果？
（2）供电电网电压Ud发生变化时系统有调节作用，因为Ud发生变化时，会使Ks变化，进而改变输出电压和转速，反馈电压随之改变，改变电压偏差进一步调节输出电压和转速达到调节作用。
（3）电枢电阻Ra发生变化时系统有调节作用，因为Ra发生变化时，会使电枢电路总电阻变化，使得转速改变，反馈电压随之改变，改变电压偏差进一步调节输出电压和转速达到调节作用。
第二章
思考题：
2-1直流电动机有哪几种调速方法？各有哪些特点？
1.电枢回路串电阻调速
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控制器与驱动器结合策略-6
❖ 德国倍福，以色列ACS等公司的EtherCAT产 品。
控制器与驱动器结合策略-6
❖ 丹纳赫公司的SynqNet产品
让电机快速运动起来
❖ 控制器厂商都会提供一个界面友好的运行在 Windows系统的控制器配套软件。
❖ EMAC：Pro-Motion ❖ ACR9000：ACR-View ❖ PMAC:Pewin32PRO ❖ ACS控制器：SPiiPlus Suite
控制器与驱动器结合策略-2
❖ 小知识——控制器预防飞车或失控的策略 ❖ 跟随误差限制：当飞车时，跟随误差会越来
越大，可以在控制器中设置跟随误差限制， 当达到或超过这个限制时，控制器会自动切 断对驱动器的使能信号。电机将停止。 ❖ 在最开始调试时，不要把这个限制设置的过 小，否则电机可能经常被禁能。
致，控制器无法实现负反馈，而是形成了正 反馈，位置误差将越来越大，电机向一个方 向飞速旋转。 ❖ 飞车一般只发生在第1次调试该电机时，当确 定好极性后，就不会再出现飞车现象。
控制器与驱动器结合策略-2
❖ 避免飞车的方法：
❖ 在调试时，先开环调试。以这种策略为例， 首先控制器开环，然后控制器发送1个较小的 速度指令信号给驱动器，电机将运动，再控 制器中监视反馈信号的读数。正确的极性为： 正电压对应反馈读数增加，负电压对应反馈 读数减小。否则，需要更改反馈信号或指令 信号的极性。
冲，就不能实现这种及之后的策略。控制器 必须接收反馈信号。 ❖ 调试较第1种复杂一些，调试时控制器中需要 确定位置环极性，若极性不对，会出现飞车。 ❖ 控制器及驱动器可能都需要调试参数。 ❖ 对屏蔽要求高，控制器与驱动器共地。
控制器与驱动器结合策略-2
❖ 名词解释： ❖ 飞车：当指令信号及反馈信号方向(符号)不一
❖ 每一种组合策略都有其优缺点，或者适用的 场合。
❖ 始终抓住伺服系统的3闭环反馈系统的特性。 不同的策略最主要的差别就是：这些闭环分 别在哪里完成？电机由谁负责换向？
控制器与驱动器结合策略-1
❖ 运动控制器开环(不闭环) ❖ 运动控制器输出脉冲类型信号给伺服驱动器，类似
于控制步进电机的工作方式 ❖ 伺服驱动器工作于位置控制模式 ❖ 伺服驱动器内部要完成三闭环(位置环，速度环及电
★系统运行稳定可靠，连续运行的能力，抗干扰能力 ★高精度，包括定位精度，重复定位精度，动态跟随误差等 ★快速响应性好 ★快速上手，开发周期短 ★易于维护
★运动控制是自动控制中的一个重要分支。伺服控制是核心。 它是一个集自动化技术，计算机技术，机械技术，电子技术，通讯技术 等的综合技术。
★运动控制系统是一个比较复杂的系统，各个环节都对这个系统产生影响
★可靠、功能强大的控制器，稳定的执行机构，精确的反馈机构 精密的机械结构等等
★执行编写的程序，控制执行机构的动作 ★完成伺服闭环的计算 ★通过插补计算，得出各个电机轴的位置 ★采集现场I/O信号，控制I/O设备 ★与PC及其他现场设备进行通讯
★能够实现各种运算功能，程序的流程控制等。程序开发非常类似于PC上 开发程序。
控制器与驱动器结合策略-2
❖ 优点： ❖ 可以实现全闭环控制，提高系统的精度，是
在能实现全闭环控制中对控制器要求最低的。 ❖ 相比第1种策略，电机可以实现更快的响应。 ❖ 控制器中可以调试参数，实现更多样化的控
制。 ❖ 能实现这种功能的产品较多。
控制器与驱动器结合策略-2
❖ 缺点： ❖ 对控制器要求较高，有些控制器只能发送脉
运动控制技术
北京元茂兴 傅奕劼
运动控制器
驱动机构 功率放大
编码器
人机界面
执行机构 减速机构 传动机构 机械装置 光栅
现场过程信号
★对多台电机位置、速度、转矩等参数的精确、快速控制
★控制单台电机的点位运动及多台电机的插补运动，实现我们希望 的加工轨迹及空间曲线
★选择不同的控制方式及系统配置，实现最优控制
·定子为永磁铁，转子上 是线圈绕组
·单相电机，换向波形为方波 (梯形波)
·机械换向——电刷及换向器
·反馈：测速机或编码器
·优点：结构简单，价格便宜；力矩波动小，速度波 动小(测速机反馈)，多用于速度稳定性要求高的场合。
·缺点：需要定期维护(更换电刷)；换向火花；散热困 难影响寿命；最大速度不易超过3000rpm。
·无机械误差，高精度 ·无运动滞后现象，高响应性及高刚度 ·不受传动机构惯量及阻力矩影响，速度快，加减速时间短 ·无机械摩擦，噪音低 ·散热性好
E-MOTION
★半导体芯片 ★印刷机构
★DNA检测 ★磁悬浮列车
★功率放大，将控制信号放大为控制电机运行的电压（ 电流）信号，PWM放大技术
★保护电机，过热，过载，过电流，欠电压等
控制器与驱动器结合策略-3
❖ 控制器实现双闭环(位置环与速度环) ❖ 控制器输出+/-10V电流(转矩)指令信号给驱动器。 ❖ 驱动器工作于电流(转矩)控制模式下，驱动器中完
成单闭环(电流环)，驱动器负责电机的换向。 ❖ 控制器需要接收编码器或光栅尺反馈信号，控制器
中位置环与速度环反馈可以来自于相同的反馈信号， 也可来自于不同的反馈信号(双反馈)。
控制器与驱动器结合策略-1
❖ 缺点： ❖ 无法实现全闭环控制 ❖ 电机无法实现非常快速的响应 ❖ 所有运动控制部分都在驱动器中完成，由于
大部分驱动器计算能力有限，要实现较高的 控制要求往往很难实现。
控制器与驱动器结合策略-2
❖ 运动控制器完成位置环闭环 ❖ 控制器输出+/-10V速度指令信号给驱动器 ❖ 伺服驱动器工作于速度控制模式下，在驱动
让电机快速运动起来
❖ 这些软件都含有一个向导，称为配置向导。 这个向导将引导我们快速配置电机轴的一系 列参数，让我们的电机快速运动起来。
流环)，伺服驱动器负责电机的换向。 ❖ 在这种模式下，控制器仍然可以接收来自于驱动器
的编码器信号或外部的光栅尺信号，但是在控制器 中不对这些信号做闭环。
控制器与驱动器结合策略-1
控制器与驱动器结合策略-1
小知识：常见的脉冲指令类型 ❖ 1、脉冲+方向
❖ 2、CW/CCW
❖ 3、Encoder A/B
★伺服闭环
★控制三相电的通电顺序
★直接影响运动控制系统的精度 ★检测电机的位置、速度、电流及磁极位置 ★增量型编码器，绝对型编码器，旋转变压器，直线光栅，圆光栅
位置闭环
速度闭环
位置
積分
转矩闭环
增益
指令 +
位置 +
回路增
-
益
-
速度 +
回路 增益
+-
转矩反馈
速度反馈
PG
位置反馈
控制器与驱动器的结合
控制器与驱动器结合策略-5
❖ 控制器实现三闭环控制(位置环，速度环，电 流环)，控制器负责电机换向。
❖ 控制器输出直接PWM信号给驱动器，因此这 种方式也叫直接PWM控制。
❖ 驱动器是一个纯粹的PWM放大器。 ❖ 控制器除接收位置反馈信号外，还必须接收
电流反馈信号。
控制器与驱动器结合策略-5
❖ 优点： ❖ 所有工作都在控制器中完成，响应是最快的。 ❖ 能实现最复杂的控制。 ❖ 所有的闭环环节都在控制器内部完成，不容
·动子为永磁铁，电枢绕组在定子上。 ·三相电机，换向波形为三相正弦波。 ·电换向。HALL信号检测磁极位置。 ·编码器反馈。
★执行运动控制器发出的控制信号，带动机械负载动作 ★步进电机、伺服电机、力矩电机、直线电机、直驱电机、音圈电机等
运动控制器
驱动机构 功率放大
编码器
人机界面
执行机构力矩电机减速机构 传动机构 机械装置 光栅
控制器与驱动器结合策略-6
❖ 优点： ❖ 可以实现非常多的轴的控制。甚至100个轴的控制。 ❖ 可以实现分布式控制，因为传递的是全数字总线协议，控制
器与单台驱动器可以距离很远，理论最远可达100米。 ❖ 可以实现不同的网络拓扑结构。 ❖ 以太网具有100Mbps的传输速率，保证了信号在各节点间传
递的及时性。 ❖ 控制器与驱动器接线很简单。 ❖ 在控制器中也能获得很多电机相关的参数及状态(同策略5) ❖ 可以实现运动控制器与PLC的完美结合。
❖ 控制器与驱动器结合的多种方式(策略) ❖ 在不同策略下控制器与驱动器各自输出及接
收信号的类型 ❖ 在不同策略下控制器与驱动器各自要完成的
功能 ❖ 各种策略的优缺点 ❖ 常用的运动控制名词
控制器与驱动器结合策略
❖ 我们归纳了6种控制器与驱动器的组合策略， 基本上覆盖了目前运动控制领域中的所有组 合。
现场过程信号
★可以提供低速、大转矩，取消了减速机构 ★低速稳定性好，力矩输出平稳，精度高，力矩波动小
运动控制器
驱动机构 功率放大
编码器
人机界面
执行机构 减直速线机电构机 传动机构 机械装置 光栅
现场过程信号
·直线电机可以看做将旋转电机沿径向剖开，然后将电机 沿圆周展成直线 ·取消了机械传动装置
控制器与驱动器结合策略-4
❖ 控制器中实现双闭环(位置环与速度环)，控制器负 责电机换向。
❖ 控制器输出两相(或三相)空间相位互差120°的电流 指令信号给驱动器。
❖ 驱动器工作于两相或三相电流模式，驱动器中实现 电流环闭环。
❖ 这种方式效果同策略3，但是支持这种功能的控制 器与驱动器较少，因此应用很少。(EMAC,PMAC， ACS控制器等)
·主要用于开环控制
·步距角：一个脉冲对应的角度 常见1.8°(2相)，0.72°（5相） 加细分后可做到很小的步距角
·优点：简单易用，刚度高，多为 直流供电，高细分的步进电机可做到很小的步距角
·缺点：开环控制丢脉冲影响精度，速度过小易出现低频振荡， 速度过高输出转矩下降。常用于100rpm——300rpm间工作。