第1章 概述

1.1 运动控制技术概况

1．运动控制系统概念

控制系统按照被控变量的类型可分为过程控制和运动控制两大类。

过程控制的控制目标一般为工业生产过程中要完成的工艺参数，主要被控量是温度、压力、流量等过程参数，以保证生产过程所需的环境条件或配料比例。

运动控制以机械运动为主要方式，表现为直接对电机进行快速、高精度的控制，使运动部件或子系统按照预期的轨迹和规定的运动参数值完成相应的动作。主要被控量是电机的位置、速度、加速度、转矩等参数。

运动控制系统以自动控制理论为基础，以电机为控制对象，以控制器为核心，以电力电子及功率变换装置为执行机构，组成高精度的电气传动系统。

2．运动控制系统特点

① 以小功率指令信号控制大功率的负载。

② 被控量过渡过程较短，一般在秒级或毫秒级。

③ 传动功率范围宽，调速范围大，动态性能良好，稳定精度与定位精度较高。

④ 设计不同的控制方法，可进行单台电机控制或多台电机群控。

3．运动控制系统性能指标

① 分辨率。分辨率定义为运动控制系统所能达到的最小位置增量。机械定位组件、电机、反馈装置，以及电子控制器等因素都会对总体分辨率产生影响。

② 灵敏度。灵敏度指的是能够产生输出运动的最小输入。也被定义为输出量与输入量之比。这个指标经常被误解为分辨率，应用时要注意与分辨率的区别。

③ 精密度。精密度定义为对于完全相同的输入，系统多次运行到输出95%的结果的偏差范围。

④ 调整时间。为运动系统接收指令后第一次进入并保持在可接收的指令位置误差范围内所需要的时间。

⑤ 超调。欠阻尼系统中过校正行为的度量，在位置伺服系统中应尽量避免。

⑥ 稳态误差。为控制器完成校正行为后实际位置与指令位置之间的差值。

⑦ 误差。所获得的性能参数和理想结果之间的差值。