1.2 运动控制系统

运动控制系统就是依照具体对象的运动轨迹要求，根据其负载情况，配置合理的驱动器，驱动执行电机，完成相应的运动轨迹要求的系统。典型的运动控制系统有以下部分构成：运动控制器、驱动执行器、运动反馈单元等，如图1-15所示。其中，运动控制器主要由三大要素构成：轨迹生成器、插补器与控制回路。运动控制器是运动控制系统的大脑，是完成运动控制任务的关键，其作用就是根据被控对象的运动轨迹需要和要求，对完成运动的任务的方案进行选择和配置，形成控制轨迹，并输出到驱动器。因为运动形式的变化与具体要求不同，故可以把运动的最终需求分为：①精确位置控制需求，如钻孔，典型的代表就是集成电路板生产的孔位、机械零件的定位孔（尤其是模具组件）等；②移动速度的快速控制，关注重点是启动速度、启动加速度、稳态速度、减加速度、调速范围、静差率等；③二者的复合需求，即既有位置控制的需求，又有对快速响应性的需求。

图1-15不仅是系统构成的反映，更是各个要素单元所涉及的知识领域的反映。其中，运动控制器的知识领域为：运动学理论、控制理论、插补理论等。驱动控制单元与功率放大器的知识领域为：驱动控制器技术、计算机控制技术、现代控制理论等。执行器的知识领域为：执行器技术（电动、液动、气动）、电机学等。转速位置检测单元与电压/电流检测的知识领域为：传感器与检测技术、信号处理技术、抗干扰技术等。

图1-15 运动控制系统的构成

图1-16所示的是一套数控系统控制的主轴闭环运动控制系统框图，主要由NC控制器发出主轴定位控制命令，主要参数为主轴电机磁场、相序、控制电路，经由主轴伺服单元控制主轴电机，主轴电机驱动主轴，同时主轴上机械同轴装有位置编码器，负责把主轴位置速度信号反馈给主轴伺服单元和NC控制器，实现闭环运动控制。

图1-16 数控系统控制的主轴闭环运动控制系统框图