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什么是运动控制器 运动控制器是什么

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一、概念解析

    运动控制(Motion Control)通常是指在复杂条件下,将预定的控制方案、规划指令转变成期望的机械运动,实现机械运动精确的位置控制、速度控制、加速度控制、转矩或力的控制。
 
    按照使用动力源的不同,运动控制主要可分为以电动机作为动力源的电气运动控制、以气体和流体作为动力源的气液控制和以燃料(煤、油等)作为动力源的热机运动控制等。据资料统计,在所有动力源中,90%以上来自于电动机。电动机在现代化生产和生活中起着十分重要的作用,所以在这几种运动控制中,电气运动控制应用最为广泛。
 
    电气运动控制是由电机拖动发展而来的,电力拖动或电气传动是以电动机为对象的控制系统的通称。运动控制系统多种多样,但从基本结构上看,一个典型的现代运动控制系统的硬件主要由上位机、运动控制器、功率驱动装置、电动机、执行机构和传感器反馈检测装置等部分组成。其中的运动控制器是指以中央逻辑控制单元为核心、以传感器为信号敏感元件、以电机或动力装置和执行单元为控制对象的一种控制装置。
 
    运动控制器就是控制电动机的运行方式的专用控制器:比如电动机在由行程开关控制交流接触器而实现电动机拖动物体向上运行达到指定位置后又向下运行,或者用时间继电器控制电动机正反转或转一会停一会再转一会再停。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)。

二、架构组成
 
   一个运动控制器用以生成轨迹点(期望输出)和闭合位置的反馈环。许多控制器也可以在内部闭合一个速度环。 一个驱动器或放大器用来将运动控制器的控制信号(通常是速度或扭矩信号)转换为更高功率的电流或电压信号。更为先进的智能化驱动可以自身闭合位置环和速度环,以获得更精确的控制。 一个执行器如液压泵、气缸、线性执行机构或电机用以输出运动。一个反馈传感器如光电编码器、旋转变压器或霍尔效应设备等用以反馈执行器的位置到位置控制器,以实现和位置控制环的闭合。
 
   众多机械部件用以将执行器的运动形式转换为期望的运动形式,它包括齿轮箱、轴、滚珠丝杠、齿形带、联轴器以及线性和旋转轴承。 通常,一个运动控制系统的功能包括:速度控制和点位控制(点到点)。有很多方法可以计算出一个运动轨迹,它们通常基于一个运动的速度曲线如三角速度曲线,梯形速度曲线或者S型速度曲线。如 电子齿轮(或电子凸轮)。也就是从动轴的位置在机械上跟随一个主动轴的位置变化。一个简单的例子是,一个系统包含两个转盘,它们按照一个给定的相对角度关系转动。电子凸轮较之电子齿轮更复杂一些,它使得主动轴和从动轴之间的随动关系曲线是一个函数。这个曲线可以是非线性的,但必须是一个函数关系。

三、发展趋势

   由于下游机械设备厂商对运动控制器的强劲需求,中国通用运动控制器(GMC)市场容量预计会在2014年达到10.65亿美金,而CNC运动控制器市场规模将会达到12.39亿美金。
 
   专家认为:机床,纺织机械,橡塑机械,印刷机械和包装机械行业约占中国运动控制市场销售额的80%以上,现在和将来都会是运动控制器的主要市场。而食品饮料机械,烟草机械,医疗设备和科研设备行业对运动控制器的需求由于和人民生活紧密相关,这些终端消费一直处于稳定增长中,所以这一类机械行业对运动控制器的需求是稳定增长的。
 
   虽然电子和半导体机械设备行业在2008年底受到了一些冲击,但运动控制器在电子和半导体机械中的应用一直在增长,2009年和2010年由于对电子制造业的庞大资金投入和终端消费的拉动,运动控制器在电子和半导体机械设备中的销售强劲反弹。中国作为全世界最重要的电子制造业基地之一,电子制造,电子组装和半导体设备的需求和产量都稳定增长,这些产业在相当长的时间内都不会大规模转移到其他成本更低的国家,所以今后几年运动控制器在电子和半导体机械设备行业的销售还会保持较快增长。
 
   随着机械制造OEM厂商对运动控制器产品越来越熟悉,运动控制器一直在拓展它的应用领域和范围,在一些非传统的细分行业取得了突破。虽然这些行业只占了运动控制器市场很小的市场,但这些领域将成为未来的赢利增长点,也为很多中小型的公司提供了市场机会。比如说风力变桨距控制系统,油田抽油机,火焰切割机,硅片切割机,追日系统,弹簧机,植毛机等等。

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