電氣運(yùn)動(dòng)控制是由電機(jī)拖動(dòng)發(fā)展而來的,電力拖動(dòng)或電氣傳動(dòng)是以電動(dòng)機(jī)為對(duì)象的控制系統(tǒng)的通稱。運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)多種多樣,但從基本結(jié)構(gòu)上看,一個(gè)典型的現(xiàn)代運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的硬件主要由上位機(jī)、運(yùn)動(dòng)控制器、功率驅(qū)動(dòng)裝置、電動(dòng)機(jī)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和傳感器反饋檢測(cè)裝置等部分組成。其中的運(yùn)動(dòng)控制器是指以中央邏輯控制單元為核心、以傳感器為信號(hào)敏感元件、以電機(jī)或動(dòng)力裝置和執(zhí)行單元為控制對(duì)象的一種控制裝置。
運(yùn)動(dòng)控制器就是控制電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行方式的專用控制器:比如電動(dòng)機(jī)在由行程開關(guān)控制交流接觸器而實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)物體向上運(yùn)行達(dá)到指定位置后又向下運(yùn)行,或者用時(shí)間繼電器控制電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)或轉(zhuǎn)一會(huì)停一會(huì)再轉(zhuǎn)一會(huì)再停。運(yùn)動(dòng)控制在機(jī)器人和數(shù)控機(jī)床的領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用要比在專用機(jī)器中的應(yīng)用更復(fù)雜,因?yàn)楹笳哌\(yùn)動(dòng)形式更簡(jiǎn)單,通常被稱為通用運(yùn)動(dòng)控制(GMC)。
按照使用動(dòng)力源的不同,運(yùn)動(dòng)控制主要可分為以電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源的電氣運(yùn)動(dòng)控制、以氣體和流體作為動(dòng)力源的氣液控制和以燃料(煤、油等)作為動(dòng)力源的熱機(jī)運(yùn)動(dòng)控制等。據(jù)資料統(tǒng)計(jì),在所有動(dòng)力源中,90%以上來自于電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)在現(xiàn)代化生產(chǎn)和生活中起著十分重要的作用,所以在這幾種運(yùn)動(dòng)控制中,電氣運(yùn)動(dòng)控制應(yīng)用最為廣泛。
隨著機(jī)械制造OEM廠商對(duì)運(yùn)動(dòng)控制器產(chǎn)品越來越熟悉,運(yùn)動(dòng)控制器一直在拓展它的應(yīng)用領(lǐng)域和范圍,在一些非傳統(tǒng)的細(xì)分行業(yè)取得了突破。雖然這些行業(yè)只占了運(yùn)動(dòng)控制器市場(chǎng)很小的市場(chǎng),但這些領(lǐng)域?qū)⒊蔀槲磥淼内A利增長點(diǎn),也為很多中小型的公司提供了市場(chǎng)機(jī)會(huì)。比如說風(fēng)力變槳距控制系統(tǒng),油田抽油機(jī),火焰切割機(jī),硅片切割機(jī),追日系統(tǒng),彈簧機(jī),植毛機(jī)等等。
一個(gè)運(yùn)動(dòng)控制器用以生成軌跡點(diǎn)(期望輸出)和閉合位置的反饋環(huán)。許多控制器也可以在內(nèi)部閉合一個(gè)速度環(huán)。
一個(gè)驅(qū)動(dòng)器或放大器用來將運(yùn)動(dòng)控制器的控制信號(hào)(通常是速度或扭矩信號(hào))轉(zhuǎn)換為更高功率的電流或電壓信號(hào)。更為先進(jìn)的智能化驅(qū)動(dòng)可以自身閉合位置環(huán)和速度環(huán),以獲得更精確的控制。
一個(gè)執(zhí)行器如液壓泵、氣缸、線性執(zhí)行機(jī)構(gòu)或電機(jī)用以輸出運(yùn)動(dòng)。一個(gè)反饋傳感器如光電編碼器、旋轉(zhuǎn)變壓器或霍爾效應(yīng)設(shè)備等用以反饋執(zhí)行器的位置到位置控制器,以實(shí)現(xiàn)和位置控制環(huán)的閉合。
眾多機(jī)械部件用以將執(zhí)行器的運(yùn)動(dòng)形式轉(zhuǎn)換為期望的運(yùn)動(dòng)形式,它包括齒輪箱、軸、滾珠絲杠、齒形帶、聯(lián)軸器以及線性和旋轉(zhuǎn)軸承。 通常,一個(gè)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的功能包括:速度控制和點(diǎn)位控制(點(diǎn)到點(diǎn))。有很多方法可以計(jì)算出一個(gè)運(yùn)動(dòng)軌跡,它們通?;谝粋€(gè)運(yùn)動(dòng)的速度曲線如三角速度曲線,梯形速度曲線或者S型速度曲線。如 電子齒輪(或電子凸輪)。也就是從動(dòng)軸的位置在機(jī)械上跟隨一個(gè)主動(dòng)軸的位置變化。一個(gè)簡(jiǎn)單的例子是,一個(gè)系統(tǒng)包含兩個(gè)轉(zhuǎn)盤,它們按照一個(gè)給定的相對(duì)角度關(guān)系轉(zhuǎn)動(dòng)。電子凸輪較之電子齒輪更復(fù)雜一些,它使得主動(dòng)軸和從動(dòng)軸之間的隨動(dòng)關(guān)系曲線是一個(gè)函數(shù)。這個(gè)曲線可以是非線性的,但必須是一個(gè)函數(shù)關(guān)系。