运动控制基础

第一节运动控制基础固高培训班运动控制基础一.什么是运动控制？运动控制是自动化的一个分支，它使用统称为伺服机构的一些设备如液压泵，线性执行机或者是电机来控制机器的位置或速度。运动控制在机器人和数控机床的领域内的应用要比在专用机器中的应用更复杂，因为后者运动形式更简单，通常被称为通用运动控制（GMC）。运动控制被广泛应用在包装、印刷、纺织和装配工业中。运动控制基础二.运动控制的系统组成执行部件—驱动部件—控制部件—系统部件一.执行部件（1）机械机构凸轮（通过仿形完成预期的运动要求），偏心轮（运动过程满足运动状态包括速度、加速度不变），槽轮（用于多工位转动平台）四连杆机构，曲柄滑块，双曲柄机构等（2）传动部件涡轮蜗杆，齿轮齿条，螺母丝杠，

运动控制基础滚珠导轨，皮带，链条等例二.丝杆同步带齿轮齿条传动精度大小小传动速度小大大行程限制小大大负载能力小根据材料和宽度大运动控制基础二.驱动部件电机、气缸和电磁铁电机1.伺服电机伺服电机是指在伺服系统中控制机械元件运转的发动机，是一种补助马达间接变速装置。伺服电机可使控制速度，位置精度非常准确，可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象。（1)直流伺服电机特点：电机成本高结构复杂，启动转矩大，调速范围宽，控制容易，需要维护，但维护不方便（换碳刷），会产生电磁干扰，对环境有要求。因此它可以用于对成本敏感的普通工业和民用场合。运动控制基础（2）交流伺服电机伺服电机内部的转子是永磁铁，驱动器控制的U/V/W三相电形成电磁场，转子在此磁场的作用下转动，同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器，驱动器根据反馈值与目标值进行比较，调整转子转动的角度。伺服电机的精度决定于编码器的精度。（3）DD直驱电机分为直驱旋转电机（DDR）和直驱直线电机（DDL）运动控制基础直流伺服电机与交流伺服电机差别：

两者最本质的区别是磁场形状。交流伺服电机的磁场形状为正旋波状，直流伺服电机的磁场形状为梯形状。

直流伺服电机交流伺服电机运动控制基础2.步进电机可以精准的控制位置细分：步矩角细分越大，力矩越小细分会产生振动(共振）避免方法：（1）增加电机相数，电机从两相变为三相，会减小转矩波动量，进而减小振动。（2）细分驱动，步进电机细分驱动将每一次换相分为若干个细分步骤，而相电流实行类似正弦的变动，从而使电机的转矩近似为常数。（3）在电机驱动中串联电阻Rs，会减小电机绕组时间常数，从而使换相变得迅速。运动控制基础如何选择电机？1.加速能力2.惯量匹配3.连续运动过程三.控制部件电流放大器放大电路是利用具有放大特性的电子元件,如晶体三极管,三极管加上工作电压后,输入端的微小电流变化可以引起输出端较大电流的变化,输出端的变化要比输入端的变化大几倍到几百倍芯片加算法运动控制基础1.控制算法（PID）PID增量式算法、PID位置算法、积分分离法、有效偏差法、遇限削弱积分法2.归化器算法3.接口单片机基本结构：运算器、控制器和主要寄存器PLC运动控制基础四.系统程序

系统程序的编写主要采用系统流程图的方法

写，主要内容包括：功能函数框架、变量定义框架和函数的体现。

定位精度

定位精度是指零件或刀具等实际位置与标准位置(理论位置、理想位置)之间的差距，差距越小，说明精度越高。是零件加工精度得以保证的前提。

精度的单位非常小，通常用纳米做单位。运动控制基础重复定位精度

重复定位精度是在在相同条件下（同一台数控机床上，操作方法相同，应用同一零件程序）加工一批零件所得到的连续结果的一致程度。例：多工位工作台的设计1.设计步骤：①实现工艺；②机构实现方式；③驱动部件选择；④选择控制器；⑤具体实现。2.重点考虑的问题：⑴工作台各