在設(shè)計(jì)包含運(yùn)動(dòng)控制的應(yīng)用時(shí)，有許多因素需要考慮。使用什么樣的電機(jī)，如何為電機(jī)選擇合適的驅(qū)動(dòng)器，如何從系統(tǒng)中獲得反饋，如何同步運(yùn)動(dòng)，讓系統(tǒng)的不同部分共同交流，這些都是在這個(gè)過程中需要回答的問題。高性能可靠運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

　1.電機(jī)技術(shù)

　在任何類型的運(yùn)動(dòng)應(yīng)用中，首先需要做出的選擇是為特定應(yīng)用確定合適的電機(jī)類型。一些最常見的電機(jī)類型有步進(jìn)電機(jī)、無刷或有刷伺服電機(jī)以及同步或感應(yīng)交流電機(jī)。這種選擇通常是根據(jù)特定電機(jī)的轉(zhuǎn)矩和速度特性做出的。

　對于閉環(huán)控制，反饋非常重要，有很多傳感器可用，如編碼器、分解器、轉(zhuǎn)速表等。相對編碼器提供相對于初始位置的位置信息，而絕對編碼器保持軸的絕對位置，并證明在機(jī)器啟動(dòng)時(shí)需要該位置時(shí)是有用的。

　2.通信信息轉(zhuǎn)移通路

　通信總線負(fù)責(zé)將運(yùn)動(dòng)命令從控制器傳輸?shù)津?qū)動(dòng)器。通信可以通過模擬信號(hào)、數(shù)字步進(jìn)和方向命令或確定性通信總線進(jìn)行。

　選擇通信總線時(shí)要考慮很多因素，其中最重要的因素是運(yùn)動(dòng)控制器和驅(qū)動(dòng)器之間的距離以及環(huán)境噪聲的存在。例如，在嘈雜的環(huán)境中，通信總線可能比模擬信號(hào)更可行。然而，這種選擇也高度依賴于運(yùn)動(dòng)控制器和所選驅(qū)動(dòng)程序之間的兼容性，尤其是當(dāng)它們由不同的供應(yīng)商提供時(shí)。

　3.協(xié)調(diào)

　評(píng)估運(yùn)動(dòng)曲線和應(yīng)用需求以確定是否有必要同步或協(xié)調(diào)多個(gè)軸是非常重要的。同步多個(gè)運(yùn)動(dòng)軸最基本的方法是確定一個(gè)運(yùn)動(dòng)矢量，將其分解成不同軸的分量，然后將這些命令同步傳輸?shù)讲煌倪\(yùn)動(dòng)軸。另一種方法是電子齒輪，它允許一個(gè)運(yùn)動(dòng)軸作為另一個(gè)軸的從動(dòng)軸。在這些情況下，可以通過縮放主設(shè)定點(diǎn)來計(jì)算從軌跡。

　然而，可能存在與相機(jī)或傳感器同步移動(dòng)的其他要求。例如，用于測試HMI的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)可能需要壓力傳感器作為反饋源，以通過探頭施加正確的壓力。在離線檢查和測試期間，攝像機(jī)可能負(fù)責(zé)控制運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)。

　4.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　在設(shè)置了硬件和同步需求之后，您現(xiàn)在可以決定控制代碼將在哪里運(yùn)行。建立運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)主要有兩種方法，要么把大部分控制代碼做在單個(gè)目標(biāo)上，要么把計(jì)算分開在多個(gè)節(jié)點(diǎn)上。

　第一種方法可以由中央系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，例如帶有運(yùn)動(dòng)控制卡的PC。這些類型的系統(tǒng)很容易設(shè)置，但是在PCI插槽數(shù)量方面的可擴(kuò)展性是有限的。另一種方法是讓監(jiān)控系統(tǒng)生成軌跡，并提供給一組分布式智能驅(qū)動(dòng)器，這些驅(qū)動(dòng)器負(fù)責(zé)運(yùn)行較低級(jí)別的扭矩和速度控制回路。這些系統(tǒng)的唯一限制是同步僅限于通信總線。智能EtherCAT驅(qū)動(dòng)程序的菊花鏈網(wǎng)絡(luò)就是這種系統(tǒng)的典型例子。

　5.開發(fā)軟件

　一些運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行，而另一些可能需要與視覺等其他系統(tǒng)集成。需要的一些功能是軟件的模塊化，這允許你改變驅(qū)動(dòng)器(來自不同的供應(yīng)商)而不需要對代碼做太多的改變。此外，還可以測試軟件在仿真環(huán)境中生成的運(yùn)動(dòng)曲線。這通常是通過生成軌跡并繪制它們或?qū)⑺鼈儼l(fā)送到模擬驅(qū)動(dòng)器或驅(qū)動(dòng)器和電機(jī)模型來實(shí)現(xiàn)的。最后，在進(jìn)入現(xiàn)實(shí)世界之前，使用馬達(dá)模型的能力可以幫助測試大部分代碼和一些調(diào)整。這通常通過使用與運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)配合運(yùn)行的機(jī)械模擬軟件來完成。