报告内容运动控制介绍姓名黄麒嘉班级控晶四乙指导教

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1、報告內容:運動控制介紹姓名:黃麒嘉班級:控晶四乙指導教授:王明賢資料來源http://www.ni.com/white-paper/9667/zhthttp://www.ni.com/motion/whychoose/zht/http://www.ni.com/motion/applications/zht/http://www.ni.com/motion/whatsnew/zht/http://www.ni.com/motion/setup/zht/大綱一、運動控制基本概念二、選用NI運動控制的理由三、NI運動控制應用領域四、NI運動控

2、制的設定與支援五、NI運動控制新功能一、運動控制基本概念概觀從工業級機器到醫療設備，幾乎所有的自動化裝置均必須透過完善控制，以執行所需的運動。用於移動負載的最常見解決方案，即是使用如馬達的電子機械元件。進一步了解由NI所提供的控制馬達架構系統，並觀看不同的運動控制解決方案。運動控制需求工業與嵌入式應用最常見的馬達，共有步進、帶刷，與無刷DC馬達；當然還有其他馬達選項。各款馬達均需要獨立的輸入訊號，藉以轉動馬達，並將電能轉為機械動能。綜觀而言，運動控制可讓馬達確實符合應用需求，且不需產生初階訊號亦可轉動馬達。此外，運動控制可提供高階函式，以

3、基礎區塊(Buildingblock)為架構而高效率建置客制應用，並為一般作業建立所需的解決方案；如透過已定義的速度、加速度，與減速度，進行精確定位、多軸同步化，與運動。由於大多數的馬達均於暫態電路期間運作，而運動控制工具必須容納不同的負載與動態條件，因此更需要處理複雜的控制運算式，與來自於機械系統的資訊。最後必須提的1點，就是運動作業雖然極為重要，但操作人員務必注意己身的安全。因此，應具備如限動開關(Limitswitch)與I/O通道的安全功能，藉以蒐集機器狀態資訊並視情況而關機。運動控制系統元件下圖為運動控制系統的必備元件。運動控制

4、器為運動控制系統的心臟應用的特殊之處，即在於使用者所開發的應用軟體。該應用程式將決定運動軌跡與特定的事件觸發器，並進一步產生相關影響。應用程式由多個層級所建構。一般均有使用者介面應用，可供操作員進行作業。許多運動應用均包含應用層級(Applicationlayer)，以進行警示處理作業，並建立資料庫與SCADA系統之間的連線。亦包含由運動控制器所執行的運動控制指令。運動控制器製造商將提供開發環境，以利使用者建立應用程式。透過前述的指令(Instruction)，運動控制器即可建立運動軌跡。控制器將透過放大器或馬達驅動，將軌跡所構成的訊號(

5、一般為±10V或步進/方向訊號)傳送至馬達。放大器將從控制器接收訊號，並將之變更為可影響馬達移動的訊號。當馬達轉動時，反饋(Feedback)裝置-往往為位置感測器-會將位置資訊回傳至控制器，以關閉控制迴圈。透過此位置感測器，運動控制器將得知馬達位置，並產生馬達移動時所應有的速度。某些應用則需要多組反饋裝置，以確保機械系統驅動馬達，並執行所需的運動無虞。雖然反饋裝置可反應位置相關資訊，但有時候某些特殊資訊(如壓力或振動感測器所反應的資料)，均必須回傳至控制器。運動控制器架構運動控制器即為運動控制系統的大腦，並負責計算所需的移動軌道。由於此

6、為必要作業，因此亦需要專屬資源以達極高的精確度。運動控制器將使用自己所計算的軌道，再決定合適的轉矩指令，並將之傳送至馬達放大器以產生運動。控制器必須關閉控制迴圈，並監控限制條件與緊急停機作業，以確保作業安全。系統必須即時執行各項作業，確保運動控制系統的高穩定性、精確性，與安全性。運動控制器架構下列為運動控制器的不同作業。監控(Supervisorycontrol)--可進行指令排序與整合，以進行如下的特定作業：系統初始化，包含回歸至原點(Homingtoazeroposition)。事件處理，包含電子傳動、位置架構的觸發輸出，還有使用者定

7、義事件架構的軌跡更新。故障偵測，包含停止限動開關的運動、安全系統對緊急停機時的反應、Watchdog監控功能，還有更多。軌道產生器(Trajectorygenerator)--根據使用者指定的軌道，提供路徑規劃。控制迴圈--執行快速的閉迴路控制，並搭配1個軸以上的同步定位、加速，與軌道維護。控制迴路將根據反饋資訊而關閉定位/加速迴路，並可定義系統的反應與穩定性。在步進系統中，步進產生元件即如同控制迴路一般。迴路包含內插(Interpolation)元件，或稱樣條引擎(Splineengine)，可內插至由軌道產生器所計算的設定點(Setp

8、oint)之間。此可讓控制迴路的執行速度超過軌道產生器。圖2表示NI運動控制器的架構。運動I/O--可做為類比與數位I/O，以接收或傳輸其他運動控制系統的訊號。一般而言，類比輸出可做為驅動的指