专业科学 运动控制器的作用是什么

专业科学 运动控制器的作用是什么

运动控制器是移动机器人的控制中心,主要实现执行器的精确位置控制、速度控制、力/扭矩控制。 运动控制器由硬件和软件组成。 常见的运动控制器从硬件结构上主要分为基于MCU的运动控制器、基于PLC的运动控制器、基于IPC的运动控制器等。 此外,导航控制器、网络控制器等新型运动控制器越来越多地应用于移动机器人中。 计算能力、存储容量、接口类型和数量等是衡量运动控制器性能的关键指标。

1. 基于MCU的运动控制器

微控制器(MCU)又称单片机或微控制器,适当降低CPU的频率和规格,并集成存储器、计数器、USB、A/D转换、UART、PLC、DMA等外围接口.,甚至将LCD驱动电路集成在单个芯片上,形成芯片级计算机,可以针对不同的应用进行不同的组合控制。

基于微控制器的控制器将MCU嵌入到控制器中,可以独立运行。 并且具有通用的接口方式,方便与其他设备进行通信。 基于MCU的控制器具有性能好、系统成本低的优点。

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微控制器

2.基于PLC的运动控制器

PLC(可编程逻辑控制器)是一种设计用于在工业环境中进行数字操作的电子系统。 它采用可编程存储器存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等运算的指令,通过数字或模拟输入输出来控制各类机械设备或生产。 过程。

基于PLC的控制器技术成熟且易于编程。 在可靠性、可扩展性、环境适应性等方面具有明显优势。 它还具有体积小、开发周期短、安装维护方便、互换性强等优点。 然而基于PLC的控制器无法进行复杂的数据处理,不支持复杂算法的部署,无法实现多轴联动等复杂的运动轨迹。

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PLC控制器

3、基于IPC的运动控制器

工业个人计算机(IPC)一般称为工业控制计算机,是专门用于监视和控制设备、过程、参数等的计算机。工控机的基本性能和兼容性与商用计算机几乎相同,但工控机更注重不同环境下的稳定性和可靠性。

基于IPC(工业个人计算机)的控制器是移动机器人控制系统的主流应用。 由于采用计算机平台,为动态控制算法和复杂的轨迹规划提供了良好的硬件保证。 该类型控制器软件开发成本低、系统兼容性好、系统可靠性强、计算能力优势明显。

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工业电脑

4、上位机+下位机运动控制方式

除上述单层控制架构外,还常见采用上位机+下位机双层控制架构。 上位机通常采用工控机,下位机通常采用基于MCU的嵌入式运动控制板。 上位机和下位机可以通过串口、USB、UDP/TCP等方式进行通信,该控制架构的工作过程为:(1)上位机向下位机发送控制命令,下位机接收指挥并控制执行机构完成相应的动作; (2)下位机采集各传感器的测量数据,然后转换成数字信息反馈给上位机进行决策和控制。 上位机+下位机的控制方式兼顾了MCU实时性和工控机高计算能力的优势。

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上位机+下位机控制结构