運(yùn)動控制通常是指在復(fù)雜條件下，將預(yù)定的控制方案、規(guī)劃指令轉(zhuǎn)變成期望的機(jī)械運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)機(jī)械運(yùn)動精確的位置控制、速度控制、加速度控制、轉(zhuǎn)矩或力的控制。

運(yùn)動控制的定義

　　運(yùn)動控制(MC)是20世紀(jì)90年代在國際上興起的一個多學(xué)科交叉的研究領(lǐng)域，是自動化技術(shù)的一個重要分支，運(yùn)動控制起源于早期的伺服控制，早期的運(yùn)動控制技術(shù)主要是伴隨著數(shù)控技術(shù)、機(jī)器人技術(shù)和工廠自動化技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展的。

　　簡單地說，運(yùn)動控制就是對機(jī)械運(yùn)動部件的位置、速度等進(jìn)行實(shí)時的控制管理，使其按照預(yù)期的軌跡和規(guī)定的運(yùn)動參數(shù)(如速度、加速度參數(shù)等)完成相應(yīng)的動作。運(yùn)動控制至今沒有統(tǒng)一的定義，我們贊成這樣的定義：所謂運(yùn)動控制，是綜合運(yùn)用力學(xué)、機(jī)械、電子、計(jì)算機(jī)、通信和自動化等有關(guān)技術(shù)，采用適當(dāng)?shù)目刂圃?、方法，在硬件或軟件平臺上實(shí)現(xiàn)滿足精度、響應(yīng)速度和其他要求的執(zhí)行裝置的位置/角位移、速度/角速度、加速度/角加速度、力矩/力的控制。運(yùn)動控制技術(shù)的發(fā)展是制造自動化前進(jìn)的旋律，是推動新的產(chǎn)業(yè)革命的關(guān)鍵技術(shù)。

　　運(yùn)動控制系統(tǒng)(MCS)包含單軸速度伺服系統(tǒng)、單軸位置伺服系統(tǒng)和多軸運(yùn)動協(xié)調(diào)等。伺服系統(tǒng)通常認(rèn)為是位移、速度、加速度的閉環(huán)控制，速度伺服系統(tǒng)又是位置伺服系統(tǒng)的基礎(chǔ)，而工程技術(shù)人員習(xí)慣上將“位置伺服系統(tǒng)”稱之為“伺服系統(tǒng)”。電力拖動自動控制系統(tǒng)中常常提到的調(diào)速系統(tǒng)則包含了開環(huán)與閉環(huán)速度控制系統(tǒng)。所以，單軸速度伺服系統(tǒng)是分析運(yùn)動控制的基礎(chǔ)。

運(yùn)動控制系統(tǒng)分類

　　運(yùn)動控制系統(tǒng)可以分為單軸運(yùn)動控制系統(tǒng)與多軸運(yùn)動控制系統(tǒng)。

　　對于單軸運(yùn)動控制，可以分為單軸速度控制、位置控制、力矩控制等。單軸運(yùn)動控制是多軸運(yùn)動控制的基礎(chǔ)。

　　單軸位置控制可分為開環(huán)、閉環(huán)和半閉環(huán)伺服系統(tǒng)。其特點(diǎn)和應(yīng)用如下：

　?、匍_環(huán)伺服系統(tǒng)：運(yùn)動部件的位移沒有檢測反饋裝置，數(shù)控裝置發(fā)出的信號是單向的，通常采用功率步進(jìn)電機(jī)作位移的伺服機(jī)構(gòu)。開環(huán)伺服系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)試、維修方便，成本低廉，但精度差，用于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床。

　?、陂]環(huán)伺服系統(tǒng)：運(yùn)動部件上安裝有直線位移測量裝置，將測出的實(shí)際位移值反饋到數(shù)控裝置中與輸入的指令位移值相比較，用差值進(jìn)行控制，直到差值至零。閉環(huán)系統(tǒng)應(yīng)用于高精度運(yùn)動控制場合。

　?、郯腴]環(huán)伺服系統(tǒng)：位置反饋采用轉(zhuǎn)角檢測裝置，如光電編碼器及旋轉(zhuǎn)感應(yīng)同步器等，直接安裝在伺服電機(jī)或絲杠端部，通過檢測絲杠轉(zhuǎn)角，間接測量工作臺位移量，再反饋給數(shù)控裝置。半閉環(huán)應(yīng)用廣泛。

　　對于多軸控制，根據(jù)運(yùn)動控制的特點(diǎn)和應(yīng)用領(lǐng)域的不同，可以將運(yùn)動控制分成以下幾種形式：

　　①點(diǎn)位控制：這種運(yùn)動控制的特點(diǎn)是僅對終點(diǎn)位置有要求，與運(yùn)動的中間過程即運(yùn)動軌跡無關(guān)。

　?、谶B續(xù)軌跡控制：又稱為輪廓控制，主要應(yīng)用在傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)、切割系統(tǒng)的運(yùn)動輪廓控制。伺服系統(tǒng)控制工作臺行進(jìn)的軌跡，就是工件要求加工的輪廓，是對預(yù)定軌跡的跟蹤控制。

　　③同步控制：是指多個軸之間的運(yùn)動協(xié)調(diào)控制，可以是多個軸在運(yùn)動全程中進(jìn)行同步，也可以是在運(yùn)動過程中的局部有速度同步，主要應(yīng)用在需要有電子齒輪箱和電子凸輪 功能的系統(tǒng)控制中。

運(yùn)動控制技術(shù)的發(fā)展趨勢

　　運(yùn)動控制系統(tǒng)和其他自動化系統(tǒng)一樣，追求系統(tǒng)穩(wěn)定、快速響應(yīng)和控制精度高，因此，高速、高精度是其發(fā)展方向。

　　今后基于計(jì)算機(jī)標(biāo)準(zhǔn)總線的運(yùn)動控制器仍然是市場的主流，但是，基于網(wǎng)絡(luò)的嵌入式運(yùn)動控制器會有較大的發(fā)展?；谟?jì)算機(jī)標(biāo)準(zhǔn)總線的通用運(yùn)動控制器主要是板卡結(jié)構(gòu)，采用的總線大多數(shù)為ISA、PCI。

　　隨著工業(yè)現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)總線技術(shù)的發(fā)展，基于網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)動控制器得到了很好的發(fā)展，并已經(jīng)開始應(yīng)用于多軸同步控制中。將傳統(tǒng)的以機(jī)械軸同步的系統(tǒng)改用網(wǎng)絡(luò)運(yùn)動控制器控制的電機(jī)軸控制，可以減少系統(tǒng)的維護(hù)和增加系統(tǒng)的柔性。

　　由于我國的特殊市場需求，一些其他的專用運(yùn)動控制系統(tǒng)也會越來越多。例如圖像伺服控制的專用運(yùn)動控制器，力伺服的專用運(yùn)動控制器等。根據(jù)用戶的應(yīng)用要求進(jìn)行個性化的定制，設(shè)計(jì)出個性化的運(yùn)動控制器將成為市場應(yīng)用的一大方向。