自动化运动控制

2019-02-28 10:00:03 胡健云 132

在上面的定义中,有提到电机控制,但电机控制和运动控制是不同的。从关注点来说,电机控制(这里指伺服电机)主要关注的是控制单个电机的转距、速度、位置中的一个或多个参数达到给定值。而运动控制主要关注点在于协调多个电机,完成指定的运动(合成轨迹、合成速度),比较着重轨迹规划、速度规划、运动学转换;比如数控机床里面要协调XYZ轴电机,完成插补动作。电机控制常常作为运动控制系统的一个环节(通常是电流环,工作在力矩模式下),更着重于对电机的控制,一般包括位置控制、速度控制、转矩控制三个控制环,一般没有规划的能力(有部分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产品而言的,包含机械、软件、电气等模块,例如机器人、无人机、运动平台等等,是对机械运动部件的位置、速度等进行实时的控制管理,使其按照预期的运动轨迹和规定的运动参数进行运动的一种控制。两者有部分内容是重合的:位置环/速度环/转距环可以在电机的驱动器中实现,也可以在运动控制器中实现,因此两个属于容易混淆。

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运动控制之发展趋势

根据MarketsandMarkets发布的市场研究报告,2022年全球运动控制市场(包括零配件:交流电机、电机、运动控制器、交流驱动器、电子驱动器;应用:包装、材料处理、金属加工、转换、定位)预计将达到228.4亿美元,在2016年和2022年期间以5.5%的年复合增长率增长。就运动控制器来说,随着行业应用的扩展,中国运动控制市场逐渐成熟,在机床、雕刻机、半导体、工业机器人、EMS、物料搬运等多数下游机械行业均取得不错的发展。尤其在锂电池、工业机器人、半导体、EMS等行业,欧美和日本运动控制厂商表现突出,拥有较强的综合竞争优势。

由于运动控制的目标,是要完成生产线流程制造产品,在中间的运动控制过程,其实并不是最最重要,反而是如何能正确实时的达到要求,才是最重要的功能;加上现在各种产品精细度要求愈来愈高,对制程要求也愈来愈严苛,而运动控制讲究实时与精准,要达到最佳化,就得整合各种相关技术,这样的整合被视为难度最高的控制技术。专用控制器在一段时间内仍将是工业机器人行业主要的运动控制器类型。半导体行业PC-Based运动控制市场发展稳定,增速在17%左右。物流行业对机器视觉功能的需求增加,导致PC-Based比例也逐步增加。在传统印刷机械上仍然以PLC运动控制器为主,PC-Based运动控制器的应用刚刚起步,在新兴的数码印刷机械上使用较多,未来将小幅增长。

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