运动控制的基础
运动控制实训总结
运动控制实训总结标题:运动控制实训总结正文:运动控制是机器人控制技术中的重要组成部分,是机器人实现自主运动的关键。
本次实训旨在让学生掌握运动控制的基本理论和应用技能,为后续的机器人实践应用打下坚实的基础。
在实训过程中,我们按照以下步骤进行:一、学习运动控制基础知识在实训开始前,我们首先学习了运动控制基础知识,包括运动控制算法、传感器和执行器的应用、运动控制系统的建模等内容。
通过学习这些内容,学生了解了运动控制的基本思想和实现方法,为后续的实训操作打下了坚实的基础。
二、进行实验操作在实训过程中,我们按照课程要求进行了多个实验操作,包括使用PID控制算法实现机器人的平滑运动、使用模糊控制算法实现机器人的避障运动、使用神经网络实现机器人的运动预测和控制等。
通过实验操作,学生掌握了不同的运动控制算法和传感器/执行器的应用技巧,并且对运动控制系统的建模和调试有了更深入的理解。
三、进行仿真实验在实验操作的基础上,我们进行了仿真实验,通过搭建运动控制系统并进行仿真测试,验证运动控制算法的性能和效果。
通过仿真实验,学生可以更加直观地了解运动控制系统的运行状况,并对运动控制算法的参数进行调整和优化,以提高系统的性能和可靠性。
四、总结与反思在实训结束后,我们对所有实验操作进行了总结和反思。
通过总结,我们了解到学生在运动控制实训中取得了哪些成果和进步,同时也发现了哪些不足之处。
通过反思,我们提高了学生的实验操作能力和系统调试能力,为今后的机器人实践应用打下了坚实的基础。
拓展:除了本次运动控制实训,学生还可以参考相关书籍、论文和视频教程,进一步深入学习和了解运动控制的相关理论和应用。
同时,学生也可以参加机器人比赛和实践项目,将所学的运动控制技能应用于实际问题中,不断提高自己的机器人控制技术和实践能力。
快速入门篇十四:运动控制器基础轴参数与基础运动控制指令
快速⼊门篇⼗四:运动控制器基础轴参数与基础运动控制指令今天,我们来讲解⼀下正运动技术运动控制器的基础轴参数与基础运动控制指令。
视频——正运动技术基础运动控制指令⼀材料准备与控制器接线参考控制器接线参考⼆常⽤轴参数的设置1、BASE——轴选择语法:BASE(轴1,轴2,轴3,...)最⼤可⽤轴数根据控制器实际硬件决定。
BASE指令⽤于导向下⼀个运动指令轴的参数读/写⼊特定轴或轴组。
每⼀个过程有其⾃⼰的BASE基本轴组,每个程序能单独赋值。
ZBasic 程序与控制轴运动的运动发⽣器分开。
每个轴的运动发⽣器有其独⽴的功能,因此每个轴能以⾃⼰的速度、加速度等进⾏编程。
轴可以通过叠加运动、同步运动或者通过插补链接在⼀起,插补运动的速度等参数采⽤主轴的参数,默认BASE选择的第⼀个轴例⼦:BASE(0,1,2,3) '轴列表选择:0,1,2,3,轴0为主轴BASE(3,2,5) '轴列表选择:3,2,5,轴3为主轴2、ATYPE——轴类型语法:ATYPE=类型值设置轴的类型,提供轴类型列表,只能设置为当前轴具备的特性。
在程序初始化的时候就设置好ATYPE,ATYPE若不匹配会导致程序⽆法正常运⾏。
⽀持不同类型的轴混合插补。
例⼦:BASE(0,1,2) '主轴为轴0ATYPE=1,1,1 '按轴列表匹配,设为脉冲轴类型ATYPE AXIS(4)=3 '轴4设为正交编码器类型ATYPE(3)=65 '轴3设为ECAT周期位置模式653、UNITS——脉冲当量语法:UNITS=脉冲数 UNITS(轴号)=脉冲数控制器以UNITS作为基本单位,指定每单位发送的脉冲数,⽀持5位⼩数精度。
UNITS是⽤户单位与脉冲单位之间的纽带,UNITS=10000,MOVE(2) 等效给电机20000个脉冲。
若电机不带机械负载,电机转的圈数取决于电机转⼀圈需要的脉冲数:例1:电机转⼀圈需要10000脉冲数,MOVE(3)想让电机转3圈,则UNITS=10000。
运动控制复习资料整理
运动控制复习资料整理运动控制是机械工程领域中一个重要的研究方向,它涉及到控制系统和机械系统的结合,用于实现精确的运动控制。
具体而言,运动控制涵盖了运动控制算法、控制器设计、运动控制系统模型、传感器和执行器选择以及运动规划等方面的内容。
本文将从这些方面对运动控制的基础知识进行复习资料的整理,帮助读者回顾和加深对运动控制的理解。
一、运动控制算法1. PID控制算法:PID控制算法是最常用的一种运动控制算法,它通过比较设定值和实际值的误差,计算出一个控制量来调节系统的输出。
PID控制算法包括比例项、积分项和微分项,它们分别用来调节系统的静态响应、消除误差累积和改善动态响应。
2. 模糊控制算法:模糊控制算法是一种基于模糊逻辑的控制算法,它能够处理系统模型不确定或复杂的情况。
模糊控制算法通过定义模糊集合和相应的规则,实现对系统状态的模糊描述和控制决策。
3. 最优控制算法:最优控制算法是一种通过优化目标函数,寻找系统最优控制策略的算法。
最优控制算法包括动态规划、最优化和线性二次型控制等方法,它们能够在满足系统限制条件的前提下,最大化或最小化目标函数。
二、控制器设计1. 传统控制器设计:传统控制器设计通常基于数学模型和系统理论,通过建立数学模型和分析系统特性,设计出合适的控制器参数。
传统控制器设计方法包括根轨迹法、频域法和状态空间法等。
2. 自适应控制器设计:自适应控制器设计是一种根据系统的变化自动调整控制器参数的方法,它能够应对系统参数变化、外界干扰和建模误差等情况。
自适应控制器设计方法包括模型参考自适应控制和模型无关自适应控制等。
三、运动控制系统模型1. 开环模型:开环模型是指没有反馈控制的运动控制系统模型,它只根据输入信号直接控制输出信号,缺乏对系统误差的修正。
2. 闭环模型:闭环模型是指具有反馈控制的运动控制系统模型,它通过对输出信号进行反馈比较,根据误差信号调节控制量,使得输出信号稳定在设定值附近。
人类运动控制的生理学基础
人类运动控制的生理学基础运动是人类生活中的重要组成部分。
人类通过运动可以保持身体健康、改善心理状况,同时也可以表达自己的情感和思想。
运动控制是运动的基础,是人类行为的重要组成部分。
对运动控制的深入了解可以帮助人们更好地理解和改善自己的运动能力。
本文将探讨人类运动控制的生理学基础。
一、神经系统与运动控制人类的运动由神经系统控制。
神经系统分为中枢神经系统和周围神经系统。
中枢神经系统是大脑和脊髓组成的,周围神经系统则由神经节和神经组织构成。
中枢神经系统是运动控制的核心,可以感知外界环境、调节内部机能,并且控制肌肉的收缩和松弛。
周围神经系统则传递中枢神经系统发出的信号,使肌肉能够向特定方向收缩。
人类运动控制的过程包括三个阶段:感知输入、中枢处理和反应输出。
感知输入主要由感觉神经和生理学上的信号组成,包括触觉、肌肉运动感觉和视觉等。
中枢处理是指神经系统处理感知输入的过程,将其转化为运动命令。
反应输出是指将中枢处理的运动命令传递到肌肉,使其收缩或松弛。
二、肌肉力量的产生肌肉力量的产生源于肌肉中的肌肉纤维。
肌肉纤维是最小的功能单位,每个肌肉纤维里都有数百个肌球蛋白基本单位组成的肌原纤维。
肌原纤维收缩时,肌球蛋白互相滑动,从而使肌肉纤维缩短。
肌肉力量的产生主要取决于肌肉纤维的数量和肌肉收缩的频率。
运动需要肌肉发生收缩,而肌肉收缩需要神经系统的控制。
神经元通过神经冲动传递信号,使肌肉纤维发生收缩,产生力量。
肌肉力量的大小取决于肌肉纤维的数量和肌肉收缩的频率。
三、神经肌肉接头神经肌肉接头是神经系统和肌肉系统之间的交界点。
神经肌肉接头由神经动作电位引起的信号传导与肌纤维的肌球蛋白发生作用产生的肌肉纤维收缩相互作用而实现神经和肌肉系统之间的精确连接。
当神经传导信号到达神经肌肉接头时,神经肌肉接头释放乙酰胆碱等神经递质,引起肌肉纤维的收缩。
肌肉收缩需要ATP的支持,ATP由自由线粒体产生,同时 ATP 还可以通过血液供给。
6运动控制-运动学基础精品课件
运动控制及相关概念
运动控制(motor control):调节或管理动作所必需机制的能力。 运动控制障碍(motor control disorder)
神经系统
感觉器官 运动系统
病变或损伤
姿势障碍 协调障碍 随意运动障碍
运动控制理论的三类学说
反射运动控制学说 阶梯运动控制学说 系统运动控制学说
阳性支撑反应
反射名称 阳性支撑反应 描述/检查 刺激足底皮肤,肢体伸展肌肉紧张
阳性支持反射是足趾的末端及其内侧拇趾、小趾的皮肤等部位受到刺激时, 引起骨间肌伸张,刺激本体感受器,导致下肢伸肌张力增高。 偏瘫患者常因站立,足趾与地面接触受压而出现阳性反应。该反射是小儿出 生后3—8个月出现阳性反应为正常,8个月后应随着神经反射的发育而被抑乱 偏瘫患者如因原始反射处于失抑制状态而被释放,则对其运动功能出现如下 影响: (1)患肢膝关节过伸展,踝关节跖屈、内翻,影响支撑相的足跟着地 (图2-19) 。 (2)患侧处于支撑相时,踝关节跖屈,难以完成重心转移动作(图2-20)。 (3)训练患肢踝关节背届运动时,要尽量防止刺激足趾导致屈肌张力增高。
布朗色夸综合征: 同侧损伤平面以下本体感觉、精细触觉丧失(后索: 薄束和楔束) 同侧肢体硬瘫(皮质脊髓束) 损伤平面以下对侧身体痛温觉丧失(脊髓丘脑束)
4.临床综合症-中央束综合症central cord syndrome
常见于脊髓血管损伤 血管损伤时脊髓中央先开始发生损害,再向外周扩散 上肢运动神经偏于脊髓中央 下肢运动神经偏于脊髓外周 造成上肢神经受累重于下肢 患者有可能可以步行,但上肢部分或完全麻痹
SCI(Science Citation Index)
运动控制基础试题及答案
运动控制基础试题及答案一、单项选择题(每题2分,共10分)1. 运动控制中,以下哪个不是基本的控制方式?A. 开环控制B. 闭环控制C. 半闭环控制D. 线性控制答案:D2. 伺服电机的控制信号通常是什么类型的信号?A. 模拟信号B. 数字信号C. 脉冲信号D. 交流信号答案:C3. 在运动控制中,以下哪个参数是不需要考虑的?A. 加速度B. 速度C. 位置D. 温度答案:D4. 运动控制中,PID控制器的三个参数分别代表什么?A. 比例、积分、微分B. 比例、微分、积分C. 积分、微分、比例D. 微分、比例、积分答案:A5. 以下哪个不是运动控制中常用的传感器?A. 编码器B. 光电开关C. 温度传感器D. 力矩传感器答案:C二、多项选择题(每题3分,共15分)1. 运动控制中,以下哪些因素会影响系统的稳定性?A. 控制器设计B. 系统参数C. 环境温度D. 负载变化答案:A、B、D2. 伺服电机的哪些特性是运动控制中需要考虑的?A. 扭矩B. 转速C. 精度D. 功率答案:A、B、C3. 在运动控制中,以下哪些是开环控制系统的特点?A. 结构简单B. 成本较低C. 对环境变化敏感D. 无需反馈信号答案:A、B、D4. 以下哪些是闭环控制系统的优点?A. 精度高B. 抗干扰能力强C. 系统复杂D. 成本高答案:A、B5. 运动控制中,以下哪些是实现精确位置控制的方法?A. 使用高精度编码器B. 增加系统的刚性C. 使用伺服电机D. 采用开环控制答案:A、B、C三、判断题(每题2分,共10分)1. 运动控制中的开环控制不需要反馈信号。
(对)2. 闭环控制系统总是比开环控制系统更稳定。
(错)3. PID控制器中的积分项可以消除稳态误差。
(对)4. 伺服电机的响应速度比步进电机慢。
(错)5. 运动控制中的加速度越大,系统的动态响应越快。
(对)四、简答题(每题5分,共20分)1. 简述运动控制中开环控制和闭环控制的主要区别。
运动控制基础试卷3答案
《运动控制基础》试卷3答案一、 选择填空(20分):1、他励直流电动机电枢回路串电阻越大,转子转速 C 。
A 、不变;B 、升高;C 、降低。
2、直流电机电刷和换向器的作用是将绕组内部 B 电势转换为电刷外部A 电压。
A 、直流B 、交流。
3、某直流电动机采用弱磁调速(N Φ=Φ21),若带恒转矩负载N L T T =,其电枢电流为 C ;若带恒功率负载N L P P =,其电枢电流为 A 。
A 、N I ;B 、N I 21;C 、N I 2。
4、并联到大电网上运行的同步电动机工作过励状态,负载转矩保持不变,若减小转子励磁电流,则定子电枢电流 B 。
A 、先增大后减小;B 、先减小后增大;C 、保持不变。
5、与空载相比,直流电动机负载后电机气隙内的磁场 DA 、 波形不变,磁场削弱;B 、波形不变,磁场增强;C 、波形畸变,磁场增强;D 、波形畸变且磁场削弱。
6、根据电力拖动系统稳定运行的条件,下图中A 点 A ,B 点 B 。
A 、稳定;B 、不稳定;C 、临界稳定。
7、某三相变压器,Y ,d 联接,U 1N /U 2N =35kV/6.3kV ,二次侧的额定电流为57.73A ,则变压器的容量和一次侧的额定电流为 D 。
A 、S N =630kV A ,I 1N =6A ;B 、S N =364kV A ,I 1N =10.39A ;C 、S N =364kV A ,I 1N =6A ;D 、S N =630kV A ,I 1N =10.39A 。
8、对于变压器来说,正弦波磁通对应着 A 电流A 、尖顶波B 、平顶波C 、正弦波9、保持三相异步电动机的供电电源频率不变,当采用降压调速时,转子绕组所产生的磁势相对定子的速度 C 。
A 、升高;B 、降低;C 、不变。
10、三相异步电动机采用Y -△起动相当于自耦变压器降压起动抽头为 C 的情况。
A 、3;B 、1/3;C 、3/1。
A11、对于异步电动机,根据是否随负载变化而变化定义的不变损耗为 D 。
人体运动控制能力发育的四个阶段
人体运动控制能力发育的四个阶段
人体运动控制能力发育的四个阶段包括:
1. 基础运动控制阶段:这个阶段发生在出生后的头几个月,婴儿通过基本的反射动作来控制自己的身体。
例如,他们可以通过抬起头部来支撑自己,通过伸手抓住物体。
2. 基本运动控制阶段:这个阶段发生在婴儿大约3个月到2岁之间。
在这个阶段,婴儿开始学习如何控制自己的身体,包括坐立、爬行、站立和行走。
他们还发展出了精细的手指控制能力,可以用手指抓住小物体。
3. 空间运动控制阶段:这个阶段发生在儿童大约2岁到7岁之间。
在这个阶段,儿童开始学习如何在三维空间中控制自己的身体。
他们可以跳跃、投掷和接球,并开始学习一些基本的体育运动技能,如游泳和骑自行车。
4. 高级运动控制阶段:这个阶段发生在儿童大约7岁以后。
在这个阶段,儿童的运动控制能力进一步发展,他们可以进行更复杂的动作和技能,如翻筋斗、滑雪和击剑。
他们还可以通过练习和训练来提高自己的技能水平,并参与各种竞技运动。
运动控制基础.
运动控制基础
二.运动控制的系统组成 执行部件—驱动部件—控制部件—系统部件 一.执行部件 (1)机械机构 凸轮(通过仿形完成预期的运动要求),偏心 轮(运动过程满足运动状态包括速度、加速度不 变),槽轮(用于多工位转动平台)四连杆机构, 曲柄滑块,双曲柄机构等 (2)传动部件 涡轮蜗杆,齿轮齿条,螺母丝杠,
1.控制算法(PID) PID增量式算法、PID位置算法、积分分离法、有效 偏差法、遇限削弱积分法 2.归化器算法 3.接口 • 单片机 基本结构:运算器、 控程序 系统程序的编写主要采用系统流程图的方法 写,主要内容包括:功能函数框架、变量定义框 架和函数的体现。 定位精度 定位精度是指零件或刀具等实际位置与标准位置 (理论位置、理想位置)之间的差距,差距越小, 说明精度越高。是零件加工精度得以保证的前提。 精度的单位非常小,通常用纳米做单位。
运动控制基础
3.工作台转动精度的保证: 多采用定位销定位工作台保证工作台转动精度。
Thank you!
运动控制基础
滚珠导轨,皮带, 链条等
例二.
传动精度 传动速度 行程限制 负载能力
丝杆 大 小 小 小
同步带 齿轮齿条 小 小 大 大 大 大 根据材料和宽度 大
运动控制基础
二.驱动部件 电机、气缸和电磁铁 • 电机 1.伺服电机 伺服电机是指在伺服系统中控制机械元件运转的发动机,是 一种补助马达间接变速装置。伺服电机可使控制速度,位置 精度非常准确,可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控 制对象。 (1)直流伺服电机 特点:电机成本高结构复杂,启动转矩大,调速范围宽,控 制容易,需要维护,但维护不方便(换碳刷),会产生电磁 干扰,对环境有要求。因此它可以用于对成本敏感的普通工 业和民用场合。
脊柱运动控制的神经生物学基础
脊柱运动控制的神经生物学基础脊柱是人体骨骼系统中最重要的结构之一,它代表着人体的支撑和运动核心,同时也是连接躯体和脑部的重要通道之一。
脊柱的运动控制对于人体的日常活动、体育运动和身体健康都起着至关重要的作用。
在这篇文章中,我们将讨论脊柱运动控制的神经生物学基础。
1. 脊髓的基本结构和功能脊髓是人体中最为重要的神经组织之一,它位于脊柱内部,主要负责将大脑和外部神经系统之间的信息传递。
脊髓由灰质和白质两部分组成。
灰质主要由神经细胞体和突触组成,而白质主要由神经纤维组成。
脊髓负责控制人体的许多自主和随意运动,包括呼吸、心跳、肠道运动、血压和骨骼肌收缩等。
2. 脊柱神经的解剖结构脊柱神经由前根和后根两部分组成。
前根位于脊髓前侧,主要是传递运动神经信号;后根位于脊髓后侧,主要是传递感觉神经信号。
这两个神经根汇合后形成脊柱神经干。
3. 脊柱神经系统的神经传递人体的运动控制主要是通过神经传递实现的。
在脊柱神经系统中,神经信号从大脑和脊髓的背角开始,经过感觉神经根进入脊髓,然后再通过前根传递到肌肉中,从而引发肌肉收缩。
同时,脊柱还具有反射神经控制功能,当身体遇到某些刺激时,会自动产生反射动作,比如皮肤被刺激时手自动收缩。
4. 运动神经元运动神经元是负责控制肌肉运动的神经元。
它们位于脊髓前角和脑干中,通过前根将神经信号传递到肌肉,从而控制肌肉的收缩。
运动神经元可以通过激活不同的肌肉纤维来产生不同的肌肉运动。
5. 运动控制中枢大脑皮层是人体运动控制的中枢之一,负责运动的意识和协调。
运动控制中枢还包括小脑和基底节等部位。
小脑主要控制平衡和协调,基底节则主要控制肌肉运动的起始和停止。
6. 运动学习和记忆运动学习和记忆是人体掌握新的运动技能和提高运动技能水平的重要过程。
大脑皮层、小脑和基底节等神经结构在运动学习和记忆中都起到了重要的作用。
总结:通过本文的阐述,我们可以深刻地理解脊柱运动控制的神经生物学基础。
脊髓、脊柱神经和运动神经元是实现脊柱运动控制的重要器官和组织,同时运动控制中枢和运动学习和记忆也是重要的神经结构。
运动控制技术 课程标准
运动控制技术课程标准
运动控制技术课程标准主要涵盖以下内容:
1. 运动控制系统基础知识:介绍运动控制系统的基本概念、组成和工作原理,包括运动控制器、伺服电机、传感器等的基本原理。
2. 运动控制系统设计:讲解运动控制系统的设计方法和步骤,包括运动控制系统的需求分析、功能设计、硬件选型和软件开发等方面。
3. 运动控制系统硬件:介绍运动控制系统的硬件组成,包括伺服电机、传感器、编码器、电机驱动器等的选型、安装和调试方法。
4. 运动控制系统软件:讲解运动控制系统的软件开发方法和技术,包括PID控制算法、闭环控制、轨迹规划和插补算法等。
5. 运动控制系统调试与优化:介绍运动控制系统的调试方法和技巧,包括系统参数调整、误差分析和优化方法等。
6. 运动控制系统应用案例:通过实际案例分析和实验,讲解运动控制技术在机械制造、自动化生产线、机器人等领域的应用。
以上内容仅作为运动控制技术课程标准的参考,实际的课程设置和深度还需根据教学目标、教学资源和学生需求等因素进行具体设计。
运动控制技术基础项目16 运动控制综合实例
5
编写PLC控 制程序
根据控制要求编写PLC控制程序
50分钟
6
下载PLC程 序运行
把控制程序下载到PLC,实现机床的PLC控 制
20分钟
人员 全体人员 全体人员 全体人员 全体人员 全体人员 全体人员
示范实例:决策
按照工作计划表,项目小组全体成员共同确定I/O分配表。本 项目小组共六人,两人一组分为三个小组,分别实施主轴变 频、伺服升降和步进分度三个部分的电路图绘制、电路连接、 驱动器设置以及PLC程序编写,最后全体成员参与调试运行, 合作完成任务并提交任务评价表。
得分
示范实例:评价
表16-8 专用机床控制项目自评表
表16-9 专用机床控制项目他评表
签名: 日期:
签名: 日期:
实践练习
某伺服灌装系统由X轴跟随伺服、Y轴灌装步进、主轴传送带、 正品检测装置、正品传送带和次品传送带等部分组成,如图 16-12所示。
图16-12 伺服灌装系统组成图
实践练习
伺服灌装机系统由X轴伺服电机M1、Y轴步进电机M2、主轴三相异步电机 M3和正品传送电机M4、次品传送电机M5组成。 伺服电机M1驱动丝杠运行,通过丝杠带动灌装平台的左右移动;已知丝杠 的螺距为4mm,伺服电机M1旋转一周需要4000个脉冲,以丝杠运行速度代 表X轴跟随量的大小。 步进电机M2驱动灌装喷嘴上下移动,步进电机M2旋转一周需要2000个脉冲, 运行速度为30r/min。步进电机正转3r开始灌装,灌装结束反转3r回到原位。 主轴传送带M3由变频器驱动,速度主要由前面板上电流调节旋钮模拟量420mA来模拟给定,也可实现15Hz和30Hz两种特定速度。可进行正反转运行, 加速时间0.5秒,减速时间0.5秒。 正品检测装置输出模拟量DC 0-10V,电压大于9V为合格,小于9V为次品。 SQ1到SQ2之间的距离为灌装同步运行期间,此距离与两空物料瓶之间的距 离相等。 灌装喷嘴初始位于SQ2处,系统工作时,传送带把空瓶向检测位传送,当空 瓶到达SQ2处时,伺服电机开始与传送带同速运转,同时步进电机正转3r开 始灌装,到SQ1位置时灌装结束反转3r回到原位。然后伺服电机以三倍传送 带速度返回SQ2,等待下一批空瓶。
台达运动控制 的基础知识
运动控制的基础知识位置单位PLS 位置单位是什麽PLS单位即编码器的脉波单位,以台达A2伺服为例,编码器解析度虽然有分17 bit与20 bit。
但PLS 单位都统一定为1280000 PLS/每圈,使用者无法更改。
也就是当齿轮比设为1:1时,命令必须下达1280000 个脉波,伺服马达才会转一圈.此单位由于解析度高,适用于驱动器底层马达控制。
然而在运动控制系统中,必须建立一个绝对坐标系,若以PLS 做为位置单位,不论是命令或回授,都有以下的问题:1.此单位对应到机械末端的位移量,通常都不是整数的公制单位,不容易观察。
以下图为例,一伺服经联轴器连接一导螺杆,编码器的解析度为1280000PLS/每圈,螺杆的节距为10mm,则每一PLS对应的长度为0.0078125um ,并不是整数,所以使用起来并不方便。
2.不同机种或不同厂牌的伺服马达其编码器解析度不同,更换马达后PLS单位就不同。
且一个控制系统往往不只使用一个马达,每个马达连接的机械结构尺寸各异,即使马达型号相同,各轴转一圈对应的机械位移量也不同,造成每个轴的PLS单位不同,这对多轴路径规划是极为困扰的!3.为了马达控制性能的提升,编码器的解析度愈来愈高,但位置计数器的宽度通常只有32 bit,若採用PLS单位会让位置计数器很容易发生溢位(Overflow)。
例如某一编码器解析度为23 bit/每圈,若初始位置为0,只需要旋转256圈[注1]就可令位置计数器溢位。
在不允许溢位的应用(例如绝对坐标定位),机械的行程可能很长且有安装减速机,限制马达不可超过256圈是不切实际的。
4.传统控制器是发送实体脉波给驱动器来控制伺服马达的,若命令以PLS为单位会造成脉波命令频率过高,以1280000 PLS/每圈为例,若要达到3000rpm :脉波命令频率= 1280000 (PLS/Rev)x 3000 (Rev/min) / 60(sec/min)= 64000000 PLS/sec= 64 MHz控制器很难发送如此高频率的实体脉波,必须藉由电子齿轮比来放大倍率,使脉波命令的频率降低。
固高运动控制技术基础
常用的传感器与编码器包括光电编码 器、旋转变压器、磁编击此处添加正文,文字是您思 想的提炼,请言简意赅地阐述您 的观点。
编程语言与开发环境
编程语言
固高运动控制技术软件通常使用C或Python等高级编程语言进行开发,这些语言 提供了丰富的库和工具,方便开发者进行复杂的运动控制算法实现和系统集成。
案例三:自动化生产线的运动控制系统
总结词
自动化生产线的运动控制系统是固高运动控制技术在生产线自 动化领域的具体应用,它通过精确控制生产线上各个设备的协 同运作,实现了高效的生产和质量控制。
详细描述
自动化生产线的运动控制系统采用了固高运动控制器和伺服驱 动器,实现了生产线上各个设备的精确控制和协同运作。该系 统通过接收来自计算机或控制器的生产计划指令,按照预设的 生产流程精确控制各个设备的运行状态,确保生产过程的稳定 性和效率。此外,该系统还具有质量检测和异常处理功能,能 够对生产出的产品进行质量检测并自动处理异常情况,保证了 产品的质量和生产的可靠性。
0 固高运动控制技术硬件 点击此处添加正文,文字是您思 想的提炼,请言简意赅地阐述您 的观点。
运动控制器
运动控制器是固高运动控制技术的核心部件,它负责接收并处 理来自上位机的控制指令,然后输出相应的控制信号来驱动伺 服系统。 运动控制器通常采用高性能的微处理器或数字信号处理器作为 主控制器,具有高速的数据处理能力和实时控制能力。 运动控制器还具备丰富的接口,可以与上位机、伺服系统、传 感器等设备进行通信和控制。
嵌入式系统与物联网 嵌入式系统和物联网技术的发展,使得固高运动控制系统能 够更好地与其他设备进行连接和交互,实现远程监控和数据 共享。
未来展望与挑战
高效能与低能耗
随着环保意识的提高,未来固高运动控制技术将更加注重高效能和低 能耗,以降低能源消耗和减少环境污染。
运动控制基础培训课程
培训内容
✓运动控制系统概论 ✓ 运动控制系统常用部件
✓运动平台零部件 ✓电动机及驱动器 ✓变频器 ✓输入/输出元器件
✓ 运动控制系统设计与应用 ✓ 运动控制系统高级技术
✓ 电磁兼容技术 ✓ 机器视觉应用
✓应用案例
运动控制系统概论
运动控制系统概论
什么是运动控制? 简单地讲,运动控制就是对机械传动装置的位置、速度 进行实时的控制管理,使运动部件按照预期的轨迹和设 定的运动参数(速度、加速度参数等)完成相应的动作。
运动控制系统的典型构成(续1)
开环控制系统(Open Loop)
应用程序指令
运动指令
反馈元件
上位计算机
运动控制器
驱动器
电机
负载
电机:(直流伺服电机)、交流伺服电机 驱动器:电流放大,位置反馈控制 运动控制器:运动规划,位置脉冲指令 上位计算机:运动代码生成,应用程序,人机界面
运动控制系统的典型构成(续2)
✓ 低成本 ✓ 控制简单,能直接实现数字控制 ✓ 开环控制,位移与脉冲数成正比,速度与 脉冲频率成正比 ✓ 结构简单,无换向器和电刷,坚固耐用 ✓ 抗干扰能力强 ✓ 无累积定位误差
步进电机的缺点
✓单步响应中有较大的超调量和振荡 ✓承受惯性负载能力差,仅适用于负载惯量与电机转子惯量比低的运 行情况 (惯量比小于3) ✓转速不够平稳,粗糙的低速特性 ✓不适合于高速运行 ✓自振效应 ✓ 高速时损耗较大 ✓ 低效率,电机过热(机壳可达90℃) ✓ 噪音大,特别在高速运行时 ✓ 当出现滞后或超前振荡时,几乎无法消除 ✓ 可选择的电机尺寸有限 ,输出功率较小 ✓ 位置精度较低
运动平台零部件
滚动导轨
直线电机
滚动导轨特点:
固高运动控制技术基础
缺点:
解决方案:无刷电子换向电机
固高科技有限公司运动控制技术系列讲座
交流伺服电机--无刷电机
• • • • • 改变电机的结构 –—磁极作转子,线圈作定子 线圈中的电流方向可以使用电子方式换向 在换向过程中,需要测量磁场磁力线与线圈的夹角 霍尔传感器可以测量转子的磁场 通常的结构: IA A1 A1 • 三相电机 B2 • 三个霍尔传感器 IB B2
直流电动机的换向
电流的换向是由电刷和换向器共同完成的。
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直流电机驱动
驱动器
电源放大器 通常接受±10V的模拟电压信号 可工作在速度模式或电流模式 线性放大器,开关型放大器(PWM方式)
电压 命令 ∑ 速度放大器 ∑ 电流放大器 电机 M 电流反馈 T
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交流伺服驱动器的换向 (续2)
Drive with Resolver:
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交流伺服电机的控制
运动控制 器 速度指令
驱动器
交流 伺服 电机
光电编码器
位置反馈
速度反馈与换 向信号
运动控制系统的典型构成(续1)
应用程序指令 运动指令 反馈元件 传动机构
上位计算机
运动控制器
驱动器
位置反馈
电机
负载
开环控制系统(Open Loop)
电机:(直流伺服电机)、交流伺服电机 驱动器:电流放大,位置反馈控制 运动控制器:运动规划,位置脉冲指令 上位计算机:运动代码生成,应用程序,人机界 面
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运动控制器原理
运动控制器原理运动控制器是一种用于控制运动设备的装置,它可以通过传感器和电子元件来监测和控制运动设备的运动状态。
运动控制器的原理主要包括传感器检测、数据处理和控制输出三个方面。
首先,传感器检测是运动控制器的基础。
传感器可以感知运动设备的位置、速度、加速度等运动状态参数,并将这些参数转化为电信号输出。
常见的传感器包括加速度传感器、陀螺仪传感器、磁力传感器等。
加速度传感器可以检测运动设备的加速度变化,陀螺仪传感器可以检测运动设备的角速度变化,磁力传感器可以检测运动设备的方向变化。
通过这些传感器的检测,运动控制器可以获取到运动设备的实时运动状态信息。
其次,数据处理是运动控制器的核心。
运动控制器会通过内部的处理器对传感器输出的电信号进行处理,包括滤波、数据解算、姿态解算等算法处理。
滤波可以去除传感器输出的噪声信号,数据解算可以将传感器输出的原始数据转化为实际的运动状态参数,姿态解算可以计算出运动设备的姿态角度。
通过这些数据处理,运动控制器可以准确地获取到运动设备的运动状态信息。
最后,控制输出是运动控制器的功能之一。
在获取到运动设备的运动状态信息后,运动控制器会根据预设的控制算法来控制运动设备的运动状态。
比如,运动控制器可以控制无人机的飞行姿态,可以控制机器人的运动轨迹,可以控制游戏手柄的操作等。
通过控制输出,运动控制器可以实现对运动设备的精准控制。
总的来说,运动控制器的原理是通过传感器检测运动状态,通过数据处理获取运动状态信息,通过控制输出实现对运动设备的控制。
它在无人机、机器人、游戏设备等领域都有着广泛的应用,为运动设备的控制提供了便利和精准。
希望通过本文的介绍,读者能够对运动控制器的原理有一个清晰的认识。
固高运动控制技术基础
电机
∑
∑
-
-
电流反馈
速度反馈
M T
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直流伺服电机的控制
运动指令
反馈元件
运动控制器
驱动器
电机
负载
运动控制器:速度指令,位置反馈取自电机轴
驱动器:速度反馈控制(或许电流反馈控制), 电流放大
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直流伺服电机的优缺点
优点:
精确的速度控制 转矩速度特性很硬 原理简单、使用方便 价格优势
定子:磁场—永磁体 转子:电枢绕组 换向:换向器与碳刷
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直流伺服电机工作原理(续2)
转矩方向与电流方向的关系
为确保直流电动机朝确 定的方向连续旋转,通 过线圈的电流方向是交 变的。
Torque 转矩随 变化曲线图, 为线圈与磁力线的夹角。
Current
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利用霍尔元件检测到转子磁场变化,并给出正 确的状态来接通(或关断)相应的绕组电流, 6种状态完成一次转化,对应转子转过一对磁 极
利用上述原理控制的电机称为直流无刷电机 交流伺服电机是直流无刷电机 无位置传感器原理:电机每转一周,每一相的
反电动势过零两次,而电机换流时刻与反电动 势过零时刻有固定的对应关系,因此可以得到 换流时刻。
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运动控制系统的典型构成(续4)
应用程序指令
运动指令
反馈元件
上位计算机
运动控制器
驱动器
电机
负载
位置反馈
速度反馈
闭环控制系统(Close Loop)
运动控制的基本算法
运动控制的基本算法
多轴直线插补算法,如逐点比较法、数字积分法、最小偏差
法。
逐点比较法,插补算法中最简单的运算。
插补精度小于一个脉冲,每次仅向坐标轴方向发送一个进给脉冲,每次发脉冲前都要计算当前坐标点与理论轨迹的偏差判断插补进给方
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向。
数字积分法
运算速度快,脉冲分配均匀、易于实现多坐标插补及各种函
数曲线插补
圆弧插补算法
如逐点比较法、数字积分法、最小偏差法。
最小偏差法是在逐点就、比较法的基础上发展
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而来,比逐点比较法多了一个进给方向,即X、Y轴可以同时运动,因此插补精度高,误差小于二分之一个脉冲当量,
电子齿轮、电子凸轮
运动控制器提供电子齿轮、电子凸轮的功能,以此取代电子齿轮、电子凸轮。
降低了硬件成本,具有改变传动比方向,
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传动比大等优点。
精心整理。
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运动控制的基础概观本教程是在NI测量基础系列的一部分。
每个在这个系列的教程,教你一个常用的测量应用的特定主题的解释理论概念,并提供实际的例子。
在本教程中,学习运动控制系统的基础知识,包括软件,运动控制器,驱动器,电机,反馈装置,I / O。
您还可以查看交互式演示,通过本教程的材料在自己的步伐。
有关更多信息,返回到NI测量基础主页。
目录运动控制系统的组成部分软件配置,原型设计,开发运动控制器移动类型电机放大器和驱动器汽车和机械要素反馈装置和运动的I / O NI相关产品运动控制系统的组成部分图1显示了一个运动控制系统的不同组件。
图1。
运动控制系统组件应用软件-您可以使用应用软件,以命令的目标位置和运动控制型材。
运动控制器-运动控制系统的大脑作用到所需的目标位置和运动轨迹,并建立电机的轨迹遵循,但输出±10 V的伺服电机或步进和方向脉冲信号,步进电机。
放大器或放大器(也称为驱动器)驱动器-从控制器的命令和需要开车或关闭电机的电流产生。
电机-电机机械能变成电能和生产所需的目标位置移动到所需的扭矩。
机械部件-电机的设计提供一些力学的扭矩。
这些措施包括线性滑轨,机械手臂,和特殊的驱动器。
反馈装置或位置传感器-位置反馈装置是不是需要一些运动控制应用(如步进电机控制),但重要的是为伺服电机。
反馈装置,通常是一个正交编码器,感应电机的位置和结果报告控制器,从而结束循环的运动控制器。
软件配置,原型设计,开发应用软件分为三大类:配置,原型和应用程序开发环境(ADE)。
图2说明了运动控制系统的编程过程和相应的NI产品设计过程:图2。
运动控制系统开发过程组态做的第一件事情之一,是您的系统配置。
为此,美国国家仪器公司提供测量与自动化浏览器(MAX),不仅运动控制,但所有其他NI硬件配置的交互式工具。
对于运动控制,MAX 提供交互式的测试和调整面板,帮助您验证系统功能之前,你的程序。
图3 NI MAX是一个交互式工具,用于配置和调整您的运动控制系统。
应用笔记了解伺服调谐使用1D互动的环境测试电机功能轴运动控制器的配置轴运动控制器设置运动控制器的编码器设置运动控制器的参考设置数字运动控制器的I / O设置原型当你配置你的系统,你可以开始原型和开发应用程序。
在这个阶段中,创建您的运动控制配置文件,您的系统上进行测试,以确保他们是你的打算。
为原型,NI提供了一个互动的工具,称为NI运动助手,您可以使用该配置使用点和点击环境的举措,并产生NI LabVIEW代码的基础上配置的移动。
NI运动助手的主要好处在于可配置和可编程环境之间的差异。
可配置的环境,你就可以开始您的开发,而无需编程。
你能想到在写好的代码块,你只需简单地配置,以满足您的需求NI运动助手的任务。
可编程环境,另一方面,需要您使用标准的编程语言,如LabVIEW,C或Visual Basic来完成任务。
不幸的是,许多配置的环境可能会受到限制,在功能,或在整合能力与其他I / O以外的议案。
NI 运动助手桥梁提供所有配置的系统功能以及LabVIEW代码生成可编程和可配置的环境之间的差距。
[+]放大图片图4。
NI 运动助手,帮助您快速原型的应用程序,然后进一步发展的LabVIEW VI或C代码转换成你的项目。
评估软件NI运动助手下载免费试用版发展原型阶段后,下一步是发展的最终应用程序代码。
对于这一点,你使用如LabVIEW,C或Visual Basic的ADE驱动程序级软件。
对于NI运动控制器,您可以使用NI-Motion驱动软件。
NI-Motion驱动软件包含的功能可以使用在Windows或LabVIEW实时操作系统的NI运动控制器通信。
NI运动还包括MAX来帮助您轻松地配置和调整您的运动系统。
对于非Windows系统,您可以使用NI运动控制硬件DDK手册开发自己的驱动程序。
它说明了如何进行沟通与NI运动控制器的低水平上。
如果你不具备专业知识或时间来开发自己的驱动程序,NI联盟伙伴传感系统提供了一个Linux和VxWorks驱动程序,可以创建其他操作系统,如Mac OS X或RTX的,司机。
应用笔记板载编程与FlexMotion板载编程的理解输入和返回矢量图板载编程的理解循环和条件结构了解板载规划的可变算术板载编程的高级对象管理用操纵杆控制XY平台运动控制器运动控制器作为运动控制系统的大脑,并计算出每个命令的移动轨迹。
这个任务是至关重要的,因为它往往需要一个数字信号处理器(DSP)对董事会本身,以防止主机电脑干扰(你不会希望你的议案停止,因为你的杀毒软件开始运行)。
运动控制器使用它计算的轨迹,以确定适当的扭矩命令发送到电机放大器,实际上造成的议案。
该运动控制器还必须关闭PID控制回路。
因为这需要高水平的决定,是至关重要的一贯作业,控制回路通常关闭的板本身。
随着关闭控制回路,运动控制器的管理监控,监测的范围和紧急停止,以确保安全运行。
指导这些操作发生在黑板上或在实时系统,确保高可靠性,确定性,稳定性和必要的安全创建工作的运动控制系统。
了解更多National Instruments的基于DSP的运动控制器的FlexMotion架构。
计算的轨迹运动轨迹描述的运动控制器控制或指令信号输出到驱动器/放大器,在电机/运动行动的个人资料如下。
典型的运动控制器计算运动轨迹轨迹段基于参数重视你的计划。
运动控制器使用所需的目标位置,最大目标速度和加速度值,你给它来确定多少时间花费在三个主要的移动分部(包括加速,等速,减速)。
对于一个典型的梯形轮廓的加速段,运动开始从停止位置或先前的举动,并遵循规定的加速斜坡,直到速度达到目标的速度移动。
一个典型的梯形速度曲线图5。
议案在规定期限继续,直到控制器决定,现在是时候开始减速段的议案,并减缓到完全停止所需的目标位置在目标速度。
如果此举是足够短,已完成之前发生的加速减速的起点,然后出现轮廓三角,而不是梯形和实际达到的速度可能达不到预期的目标速度。
S曲线加速/减速是一个基本的梯形轨迹增强的加速和减速斜坡修改成一个非线性,曲线轮廓。
这以上的斜坡形状的精细控制是基于惯性,摩擦力,汽车动力学,和其他机械运动系统的限制剪裁的运动轨迹表现非常有用。
应用笔记运动控制器的轨迹设置S曲线加速和减速流速剖面选择合适的运动控制器NI提供基于DSP的运动控制器的三个主要的家庭,包括低成本的NI 733X系列,中档NI 734x系列,高性能的NI 735x系列。
在NI 1674-7267低成本控制器提供四轴步进马达控制,大部分的基本功能,你需要的各种广泛的应用,包括单一和多轴点至点的运动。
NI 734x系列的中档系列,可提供高达4轴步进电机和伺服控制,以及一些更高的性能,如轮廓和电子齿轮功能。
NI 735x系列是目前最先进的系列,可提供高达8轴步进和伺服控制,额外的I / O和许多强大的功能,包括正弦换向无刷电机和4兆赫定期断点高速(或位置触发器)整合。
选择指南比较FlexMotion NI 73xx运动控制器查看完整的运动控制产品选型指南创建自定义运动控制器虽然目前与DSP的运动控制器适合多种应用,当谈到与伺服更新率高达200 kHz的快速高精度的运动控制,机器制造商转向自定义印制电路板(PCB)设计自己的运动控制器。
不仅是在时间和成本方面的发展,价格昂贵,但固定的个性使运动控制器为未来的重新设计,或安置在运动控制算法的变化,在运行时的系统僵化。
一些应用程序需要这样的精度和灵活性高的水平,包括在半导体产业的晶圆加工机或内嵌车辆测序(IL??VS)重构运行时间为汽车行业的装配生产线。
国家仪器配置I / O(RIO)技术结合NI SoftMotion技术提供了合适的工具,机器制造商谁想要完整的现场可编程门阵列(FPGA)的灵活性,高精度的定制与运动控制。
除了高精度的应用,机器制造商和原始设备制造商可以使用LabVIEW NISoftMotion模块,实现多轴协调运动控制使用各种平台上的LabVIEW - NIM系列数据采集(DAQ)设备工业电脑插件和PXI来坚固系统使用NI CompactRIO和CompactFieldPoint的可编程自动化控制器(PAC)。
教程:白皮书:在任何平台上使用LabVIEW创建自定义运动控制器10分钟的互动教程:了解NI SoftMotion技术移动类型单轴,点至点的运动其中一个最常用的配置文件是简单的,单一的轴,点至点的举动,这就要求轴需要移动位置。
通常情况下,它也需要在您想要的议案动议的速度和加速度(通常提供的默认设置)。
图6显示了如何将单一轴在LabVIEW中使用的默认速度和加速度。
图6。
单轴,点至点的运动,在LabVIEW 协调多轴运动另一种类型的运动协调多轴运动,或载体的议案。
此举往往是点至点的运动,但在二维或三维空间。
矢量移动要求的X,Y,和/或Z轴的最后立场。
你的运动控制器也需要某种类型的载体速度和加速度。
这个运动轨迹通常在XY型应用,如扫描或自动显微镜发现。
图7显示了如何使用LabVIEW来完成一个3轴移动。
协调运动的更多信息,查看NI-Motion驱动软件例子在的LabVIEW Multiaxis.llb库。
[+]放大图片图7。
在LabVIEW的多轴运动协调混合运动混纺议案涉及混合,导致动作作为一个融合在一起的两个动作。
混合动作需要两个动作和混合因子指定的混合大小。
混合是需要两个不同的动作之间的连续运动的应用非常有用。
然而,在混纺议案,您的系统不通过在原来的轨迹点。
如果沿路径的具体位置,对你很重要,考虑轮廓的议案。
图8 混合运动。
图8说明了在LabVIEW中的两个向量移动的融合。
对于混合的更多信息,查看序列混合向量移动的例子程序在NI-Motion驱动软件。
[+]放大图片图9 在LabVIEW中的混合运动。
轮廓运动与轮廓,你可以提供一个位置的缓冲区,并通过他们创造一个平稳的路径或样条。
轮廓持有超过交融的优势,因为它保证该系统通过每个位置通过。
图10 等高运动。
图11说明了一个轮廓移动,使用LabVIEW。
如需轮廓信息,例如NI-Motion驱动软件中发现的Countouring.llb库的例子。
[+]放大图片在LabVIEW等高运动图11。
电子齿轮随着电子齿轮,可以模拟的议案,将两个交配齿轮之间出现不使用真正的齿轮。
您可以使用电子齿轮,从动轴和主轴,编码器,ADC通道之间提供一个齿轮比。
图12显示了如何配置一个从动轴跟随主轴线。
为电子齿轮的更多信息,查看NI-Motion驱动软件中发现的Gearing.llb例如库。
[+]放大图片图12。
LabVIEW 中的电子杠杆应用笔记螺旋插补与FlexMotion停止模式球面插值圆弧插补了解电子齿轮杠杆运动控制器的设置电机放大器和驱动器电机放大器或驱动器是系统的一部分,在低电流的模拟电压信号形式的运动控制器的命令,并把它们转换成具有高电流驱动马达的信号。