运动控制系统第二讲

华南农业大学课程讲座----运动控制系统 10级机制 1、2、3、4班 lecture two

各位同学大家好!华南农业大学工程学院 班华 2013年3月

第2章 运动控制器技术 控制器的作用 类比房屋 评判一个运动控制系统是否成功的标准？ 运动控制器及其运动控制软件是否合适！ 运动控制器是运动控制系统的核心！对运动控制系统的性 能起着关键的作用。

2.1 运动控制系统简介 2.1.1 运动控制系统的构成 运动控制系统是由运动需求、运动控制器、驱动控制器、 执行器及位置或者速度反馈单元构成的，如图2-1所示。

2.1.2 运动控制系统的任务 任务是具体对象对运动系统的要求，其形态可以是路径、 位置增量或位移、移动速度，也可以是速度的变化率—— 加速度，还可以是驱动力或驱动力矩。

2.2 运动控制器的基本原理 2.2.1 运动控制器的构成 运动控制器由轨迹生成器、插补器、控制回路和 步序发生器四部分构成，如图2-3所示。其基本原 理为：运动控制器根据任务的需要，首先由轨迹 生成器计算出任务希望的理想轨迹，插补器根据 位置或者速度反馈单元的实际状态，按照轨迹生 成器的要求，计算出驱动单元下一步将要执行的 命令，然后交由控制回路进行精确控制。如果是 步进电机，则还有一部分就是步序发生器，步序 发生器根据控制回路控制指令进一步生成控制相 序和脉冲，达到控制运动对象的目的。

2.2.2 轨迹生成器 轨迹生成器的主要作用就是根据运动任务要求，为系统生 成运动轨迹，作为运动系统控制器插补器的输入设定。轨 迹生成器的职责是把运动控制器的输入转化为系统希望得 到的理想轨迹。运动轨迹是运动系统必须要完成的运动任 务。就运动控制器而言，轨迹生成器是运动控制器三个核 心部件之一，轨迹生成器性能好与坏对运动控制器的起着 至关重要的影响。

我们这里所说的轨迹是广义轨迹，广义轨迹的轨迹可以是 路径或者轮廓轨迹，也可以是速度轨迹，还可以是加速度 轨迹。狭义的轨迹特指路径或者轮廓轨迹。

图2-4 预设编码值与停止指令

1.点对点运动轨迹 最简单、最直接的运动曲线是点对点运动轨迹，虽然轨迹 很多！!!

用途 点对点运动的应用范围十分宽广，包括各种大型医疗自动 化诊疗设备，例如CT机、MR核磁共振等；机械制造业使 用的各类加工中心、数控机床等；科学研究领域的自动检 测与定位仪器；军事领域中的自动定位跟追、自动瞄准系 统等；民用自动设施，如电梯，需要注意的是自动扶梯不 是点对点式运动。点对点这种运动形式的运动

特点是运动 需求描述简单，控制容易；点对点运动方式，从起点开始， 负载速度从零开始，加速到设定速度，稳定运行，然后减 速至停止，此时被控对象到达目标位置--终点。一个典型 的点对点运动，速度是从零的开始和结束的运动，并启动 加速和停止减速都是平滑的。

主要研究方法是特征值描述法

有关特征值计算问题 图2-7是梯形曲线特征点示意图，横坐标是时间轴，曲线 有三个特征点 、 、 ,纵坐标有一个特征点 。其中： = 最大速度； amax=最大加速度； =加速度时间； =减速 度时间； =最大速度时间； =整个运动时间。

注意：假如由式(2-4)计算出的时间是负值，那么说明 实际速度不可能达到最大速度，而且速度曲线就不是一个 梯形，而是一个三角形。式(2-1)~式(2-4)是梯形速 度曲线特征点基本关系计算式。

【例2-1】 请参阅书 17

【例2-2】 请参阅书17 由于时间绝不可能是 负值，因此改变的是 加速和减速时间。 / 2 tacc 1 2

t m ax accm ax

2

( /

)

0 .1 0 .3 1 6 s

所以，得出

t m a x 0 .1 1 6 s

其结论是速度不可能达到最大速度。由于梯形曲线特征点 参数设置不合理，故导致梯形曲线变化成三角形曲线，显 然这种状况属于异常情况。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/rva1.html