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。其中，运动需求是运动控制器控制命令的发布者，即运动控制器任务的设定者。运动需求与运动控制器之间的信息通道是“设定”通道。根据控制系统对运动控制的要求，控制器接受命令的形式是多种多样的。最直接的输入设定方式是键盘，除了键盘以外还有串口如RS232、RS485、USB等，总线方式如PCI总线、Profibus现场总线等。运动控制器与驱动控制器之间的连接通道是“控制”通道，它把运动控制器的指令转换为对驱动控制单元的控制信号。驱动控制器与执行器之间是“驱动”通道，驱动控制器是功率放大单元，它通过“驱动”通道完成机电控制转换。反馈单元由“检测”通道把执行器的执行结果送回运动控制器，从而实现闭环运动控制。

图2-1 运动控制系统框图

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。图2-2所示的是三维空间运动任务的设定示意图。

图2-2 三维空间运动任务的设定示意图

如图2-2所示，这是一个搬运机械手的三维空间运动控制问题，其任务是吸头P负责把点A的货物搬移到点B，其行进轨迹如图所示。吸头P的三维空间运动轨迹是由x、y、z三轴组合控制而实现的。首先输送带以速度V输送物品到点A，然后由吸头P吸住物品搬移至点B，从而完成一件物品的搬移。很显然，物品的搬运过程是一个复合运动。