1.2 通用型运动控制器

随着制造业突飞猛进的发展，在纺织，包装、机床、医疗器械、工程机械等行业对运动控制系统有了极大的需求，所以通用型的运动控制器有了长足的发展。

通用型运动控制器在性能上也能够达到高速和高精度。通用型运动控制器充分利用DSP（数字信号处理器）的计算能力，能够进行复杂的运动规划，高速实时多轴插补，误差补偿和更复杂的运动学和动力学计算，使得运动控制精度更高，速度更快，运动更加平稳。

1.2.1 通用型运动控制器的分类

目前，通用型运动控制器主要有以单片机或微处理器作为核心处理器、以专用芯片作为核心处理器、基于PC总线的以DSP和FPGA（现场可编程门阵列）作为核心处理器3种形式。

1.以单片机或微处理器作为核心处理器

这类运动控制器定位运动速度较慢，精度不高，成本相对较低。在一些只需要低速点位运动控制和轨迹要求不高的轮廓运动控制场合应用。

2.以专用芯片作为核心处理器

这类运动控制器只能输出脉冲信号，工作于开环控制方式。这类控制器对单轴的点位控制是基本满足要求的，但不适合于多轴插补运动和高速轨迹插补控制的工作机械。这类控制器不能提供连续插补功能，也没有前瞻功能，特别不适合于有大量的小线段连续运动的场合（如模具加工），由于硬件资源的限制，这类控制器的圆弧插补算法通常采用逐点比较法，这样圆弧插补的精度不高。

3.基于PC总线的以DSP和FPGA作为核心处理器

这类控制器是基于PC总线的以DSP和FPGA作为核心处理器的开放式运动控制器，这类运动控制器以DSP芯片作为运动控制器的核心处理器，以PC作为信息处理平台，运动控制器以插卡形式嵌入PC，即“PC+运动控制器”的模式。这样将PC的信息处理能力和开放式的特点与运动控制器的运动轨迹控制能力有机结合在一起，具有信息处理能力强、开放程度高、运动轨迹控制准确、通用性好的特点。这类控制器充分利用了DSP的高速数据处理能力和FPGA的超强逻辑处理能力。这类运动控制器通常具有多轴协调运动控制和复杂的运动轨迹规划、实时插补运算、误差补偿、伺服滤波算法，能够实现闭环控制。

1.2.2 通用型运动控制器具备的功能

1.多轴插补、连续插补功能

通用型运动控制器提供的多轴插补功能在数控机械行业获得了广泛的应用。近年来，由于雕刻机市场，特别是模具雕刻机市场的快速发展，推动了运动控制器的连续插补功能的发展。在模具雕刻中存在大量的短小线段加工，要求微小线段间加工速度波动尽可能小，速度变化的拐点要平滑过渡，这样要求运动控制器有速度前瞻和连续插补的功能。这些功能原来仅仅是高端数控系统具有的功能，现在通用型运动控制器也具备这些功能。

2.电子齿轮与电子凸轮功能

电子齿轮和电子凸轮不仅可以大大地简化机械设计，而且可以实现许多机械齿轮与凸轮难以实现的功能。电子齿轮可以实现多个运动轴按设定的齿轮比同步运动，这使得运动控制器在定长剪切和多轴套色印刷方面有很好的应用。另外，电子齿轮功能还可以实现一个运动轴以设定的齿轮比跟随一个函数，而这个函数由其他的几个运动轴的运动决定；一个轴也可以按设定的比例跟随其他两个轴的合成速度运行。

电子凸轮功能可以通过编程改变凸轮形状，无须修磨机械凸轮，这极大简化了加工工艺。这个功能使运动控制器在机械凸轮的淬火加工、异型玻璃切割和全电机驱动弹簧等领域有极好的应用。

3.比较输出功能

在运动过程中，当机械运行位置到达设定的坐标点时，运动控制器输出一个或多个开关量，而运动过程不受影响。如在某种飞行检测中，运动控制器的比较输出功能使系统运行到设定的位置即启动快速摄像，而运动并不受影响，这极大地提高了效率，改善了图像质量。另外，在激光雕刻应用中，通用型运动控制器的这项功能也获得了很好的应用。

4.探针信号锁存功能

通用型运动控制器可以锁存探针信号产生时刻的各运动轴的位置，这在热处理机床行业和磨床行业、测量行业都有重要的应用。

1.2.3 运动控制器系统的构成

一套运动控制器系统由以下部分构成：

1）运动控制器。运动控制器用以生成运动轨迹点和位置反馈环，可以在内部形成一个速度闭环。

2）驱动系统。驱动器或放大器用于将运动控制器的控制信号（通常是速度或转矩信号）转换为大功率的电流或电压信号。较先进的驱动系统可以构建闭合位置环和速度环，可获得更精确的位置控制。

3）执行机构。执行机构有液压泵、气缸、线性执行机构或伺服电动机，执行机构用于输出运动。

4）检测及反馈系统。反馈传感器如光电编码器、旋转变压器或霍尔效应设备等用以将执行器的实时位置反馈给控制器，以实现和位置控制环的闭合。

机械系统包括齿轮箱、轴、滚珠丝杠、齿形带、联轴器以及线性和旋转轴承。