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运动控制器的工作原理及应用

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运动控制器的工作原理及应用

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运动控制器用于实现机械运动的精确位置控制、速度控制、加速度控制、扭矩或力控制。运动控制器按其结构分为PLC可编程逻辑控制器、MCU控制器、独立运动控制器、基于PC的运动控制卡和网络控制器。让我们来了解一下运动控制器的工作原理和应用。


比如电机通过行程开关控制交流接触器,电机拖动的物体上升到指定位置后下降,或者通过时间继电器控制电机正反转、停止或停止。运动控制在机器人和数控机床中的应用比在特种机械中的应用更为复杂。后者一般称为通用运动控制(GMC),因为它的运动形式比较简单。


运动控制器成分。


运动控制器的反馈环路用于生成跟踪点(想要输出)和闭合位置。许多控制器也可以在内部关闭速度环。驱动器或放大器用于将运动控制器的控制信号(通常为速度或扭矩信号)转换为更高的输出电流或电压信号。对于更高的级别智能驾驶,可以自行关闭位置环和速度环,获得更精准的操控。通过液压泵、油缸、直线驱动器、电机等驱动器输出运动。反馈传感器,如光电编码器、旋转变压器和霍尔效应装置,将执行机构的位置反馈给位置控制器,并与位置控制回路实现闭合。


许多机械零件用于将执行器的运动形式转化为所需的运动形式,包括齿轮箱、轴、滚珠丝杠、齿形带、联轴器、线性轴承和回转支承。通常,运动控制系统的功能包括速度控制和点控制(点对点)。计算轨迹的方法有很多。通常基于运动的速度曲线,如三角形速度曲线、梯形速度曲线和S形速度曲线。例如电子齿轮(或电子凸轮)。也就是说,从动轴的位置机械地跟随一个驱动轴的位置变化。举个简单的例子,一个系统包括两个转盘,它们按照给定的相对角度关系旋转。电子凸轮比电子齿轮复杂,是主动轴和从动轴之间从动曲线的函数。这条曲线可以是非线性的,但须是函数关系。


运动控制器


运动控制器/的优势:


1)硬件结构简单,通过将运动控制器连接到PC总线并连接信号线即可组成系统;


2)可以利用PC已有的丰富软件进行开发;


3)运动控制软件的代码通用性和可移植性好;


4)能做开发工作的工程师很多,不需要太多培训就能做开发。


运动控制器: 1)板式结构的运动控制器,用金手指连接,固定在一侧。许多环境恶劣(振动、粉尘、油污严重)的工业场所不适合长期工作。


2)计算机资源的浪费。为了捆绑PC,用户实际上只使用了一部分PC资源,未使用的PC资源不仅会变得闲置浪费,还会给维护带来麻烦。


3)虽然很难保证整体的可靠性,但PC的选择可以是机床,也可以是商用机器。系统集成后,可靠性差异很大,运动控制器无法保证。


4)行业特色难以凸显。


运动控制器


1.锻炼计划功能。


事实上,是参考量形成了运动的速度和位置。合适的参考量不仅可以提高轨迹的精度,还可以降低对旋转系统和机械传动部件的要求。典型的运动控制器提供了一种运动规划方法,用于限制影响动态轨道精度的模式(如撞击、加速度和速度),用户可以直接调用相应的功能。


为具有有限加速度的运动计划生成梯形速度曲线;有限冲击运动计划生成一个S形速度曲线。一般来说,对于数控机床来说,受加速度和速度参考量限制的运动规划方法获得了较好的动态特性。在高加速度、短行程的高速定位系统中,对其定位时间和超调量有严格的要求,往往需要一种高阶导数连续的运动规划方法。


2.多轴插值和连续插值函数。


GM 运动控制器提供的多轴插补功能广泛应用于数控机械行业。近年来,雕刻市场特别是模具雕刻机市场的快速发展,推动了运动控制器连续插补功能的发展。模具雕刻中短线段较多,要求线段之间加工速度波动尽可能小,速度变化拐点平滑过渡,因此要求运动控制器具有速度预见和连续插补功能。Solid High Tech公司推出的专门用于小线段加工工艺的连续插补型运动控制器,在模具雕刻、激光雕刻、平面切割等领域得到了很好的应用。


3.电子齿轮和电子凸轮的功能。


电子齿轮和电子凸轮可以大大简化机械设计,可以实现很多机械齿轮和凸轮难以实现的功能。电子齿轮运动控制器广泛应用于定长切割无轴旋转的彩色印刷,因为多个移动轴可以以设定的传动比同步移动。


运动控制器的工作原理及应用。


数控机床的传统控制方法主要有继电器控制、单片机控制和可编程控制器控制。目前数控系统逐渐向开放性发展,继电器、PLC、MCU的可扩展性和可移植性相对较差,无法满足数控系统的发展要求。近年来,运动控制器得到了广泛的应用,具有开放性好、可移植性强、可靠性高、控制功能强、体积小、性价比高等诸多优点。经过开发,运动控制器几乎全部运动控制器不仅可以应用于传统机床的数控化改造,还可以应用于新型数控机床的设计,可以降低成本,节约能源。以机器人控制系统为例,介绍了基于运动控制器的数控系统的设计。


以上是运动控制器的工作原理及应用。如果您需要了解更多,请随时联系我们!


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