幾種運(yùn)動控制系統(tǒng)的比較

1、運(yùn)動控制的實(shí)現(xiàn)方法、以模擬電路硬接線方式建立的運(yùn)動控制系統(tǒng)早起的運(yùn)動控制系般采用運(yùn)算放大器等分離器件以硬接線的方式，這種系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)：（） 通過對輸入信號的實(shí)時(shí)處理，可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的高速控制。（） 由于采用硬接線方式可以實(shí)現(xiàn)無限的采樣頻率，因此，控制器的精度較高并且具有較大的帶寬。然而，與數(shù)字化系統(tǒng)相比，模擬系統(tǒng)的缺陷也是很明顯的：（）（）老化與環(huán)境溫度的變化對系統(tǒng)的元器件的參數(shù)影響很大。系統(tǒng)所需的元器件較多，從而增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性，也使得系統(tǒng)最終的可靠性降低。（）由于系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用的是硬接線的方式，當(dāng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成之后，升級或者功能修改幾乎是不可能的事情。（）受最終系統(tǒng)規(guī)模的限制，很難實(shí)現(xiàn)運(yùn)算量大、精

2、度高、性能更加先進(jìn)的復(fù)雜控制算法。模糊控制系統(tǒng)的上述缺陷使它很難用于一些功能要求比較高的場合。然而，作為控制系統(tǒng)最早期的一種實(shí)現(xiàn)方式，它仍然在一些早期的系統(tǒng)中發(fā)揮作用；另外，對于一些功能簡單的電控制系統(tǒng)，仍然可以采用分立元件。、以微處理器為的運(yùn)動控制系統(tǒng)微處理器主要是指以 、 等為代表的 位或 位單片機(jī)。采用微處理器取代模擬電路作為電的控制器，所的系統(tǒng)具有以下的優(yōu)點(diǎn)：（）使電路更加簡單。模擬電路為了實(shí)現(xiàn)邏輯控制需要很多的元器件，從而使電路變得復(fù)雜。采用微處理器以后，大多數(shù)控制邏輯可以采用軟件實(shí)現(xiàn)。（）可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制算法。微處理器具有較強(qiáng)的邏輯功能，運(yùn)算速度快、精度高、具有大容量的器，因此有

3、能力實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜的控制算法。（）靈活性和適應(yīng)性強(qiáng)。微處理器的控制方式主要是由實(shí)現(xiàn)，如果需要修改控制規(guī)律，一般不需要修改系統(tǒng)德硬件電路，只需要對系統(tǒng)的進(jìn)行修改即可。（） 無零點(diǎn)漂移，控制精度高。數(shù)字控制系統(tǒng)中一般不會出現(xiàn)模擬系統(tǒng)中經(jīng)常出現(xiàn)的零點(diǎn)漂移問題，控制器的字節(jié)一般可以保證足夠的控制精度。（） 可以提供人機(jī)界面，實(shí)現(xiàn)多機(jī)聯(lián)網(wǎng)工作。然而，絕大多數(shù)的微處理器一般采用馮總線結(jié)構(gòu)，處理器的速度有限，處理能力也有限；另外，單片機(jī)系統(tǒng)比較復(fù)雜，編程的難度較大。同時(shí)，一般單片機(jī)的集成度較低，片上不具備運(yùn)動控制系統(tǒng)所需的外設(shè)，如（脈沖寬度調(diào)制 ）產(chǎn)生電路等。因此，基于微處 理器的電控制系統(tǒng)仍然需要較多的元器件

4、，這就增加了系統(tǒng)電路板的復(fù)雜性，降低了系統(tǒng)的可靠性，也難以滿足運(yùn)算量較大的實(shí)時(shí)信號處理的需要，難以實(shí)現(xiàn)先進(jìn)控制算法，比如控制、模糊控制等等。、在通用計(jì)算機(jī)上用實(shí)現(xiàn)的運(yùn)動控制系統(tǒng)在通用計(jì)算機(jī)上，利用高級語言編制相關(guān)的控制，配合驅(qū)動電路板、與計(jì)算機(jī)進(jìn)行信號交換的接口板，就可以一個(gè)運(yùn)動控制系統(tǒng)。這種實(shí)現(xiàn)方法利用計(jì)算機(jī)的高速度、強(qiáng)大運(yùn)算能力和方便的編程環(huán)境，可以實(shí)現(xiàn)高性能、高精度、復(fù)雜的控制算法；同時(shí)，控制的修改也比較方便。然而，這種實(shí)現(xiàn)方式的一個(gè)缺點(diǎn)在于系統(tǒng)德體積過以應(yīng)用到工業(yè)現(xiàn)場中；而且，由于計(jì)算機(jī)本身的限制，難以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)性要求較高的信號處理算法。、利用為了簡化電實(shí)現(xiàn)的運(yùn)動控制系統(tǒng)模擬控制系統(tǒng)的電

5、路，同時(shí)保持系統(tǒng)的快速響應(yīng)能力，一些公司推出了電控制，如 公司直流無刷電控制、 等。利用專門 電控制的運(yùn)動控制系統(tǒng)保持了模擬控制系統(tǒng)和以微處理器為的運(yùn)動控制系統(tǒng)兩種實(shí)現(xiàn)方式的長處，具有響應(yīng)速度快、系統(tǒng)集成度高、使用元器件少、可靠性能好等優(yōu)點(diǎn)；同時(shí)，電控制便宜，進(jìn)一步降低了最終系統(tǒng)的成本。這也是目前應(yīng)用最廣泛的一種運(yùn)動控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方法。然而，受控制本身的限制，這種系統(tǒng)的缺點(diǎn)也是很明顯的，主要包括：（） 由于已經(jīng)將在，雖然可以保證較高的系統(tǒng)響應(yīng)速度，但是降低了系統(tǒng)的靈活性，不具有擴(kuò)展性。（）受制造工藝的限制，在現(xiàn)有的電控制中所實(shí)現(xiàn)的算法一般都是比較簡單的。（）（）由于用戶不能對進(jìn)行編程，因此，很難

6、實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的升級。受本身算法的控制，這種系統(tǒng)的控制精度一般都較低，難以應(yīng)用于那些高性能、高精度的場合。、以可編程邏輯器件為的運(yùn)動控制系統(tǒng)由于 等可編程邏輯器件的發(fā)展，人們可以利用 、 等公司提供的產(chǎn)品，使用這些公司提供的開發(fā)或者 （）等開發(fā)語言，通過編程實(shí)現(xiàn)某種運(yùn)動的控制算法，然后將這些算法到相應(yīng)的可編程邏輯器件中，從而以硬件的方式實(shí)現(xiàn)最終的運(yùn)動控制。利用可編程邏輯器件實(shí)現(xiàn)的運(yùn)動控制系統(tǒng)具有以下的優(yōu)點(diǎn)：（）系統(tǒng)的主要功能都可在單片 器件中實(shí)現(xiàn)，減少了所需 元件個(gè)數(shù)，縮小了系統(tǒng)的體積。（）可編程邏輯器件一般具有系統(tǒng)可編程的特點(diǎn)，因此，以這個(gè)為基礎(chǔ)構(gòu)成的目標(biāo)系統(tǒng)具有較好的擴(kuò)展性和可性，通過修改并重新

7、下載到目標(biāo)上的相應(yīng)器件中，就可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的升級。（）（）由于系統(tǒng)以硬件實(shí)現(xiàn)，響應(yīng)速度快，可實(shí)現(xiàn)并行處理。開發(fā)工具齊全，容易掌握，通用性強(qiáng)。然而，這種系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方法的缺點(diǎn)也是很明顯的，例如，盡管可編程邏輯器件可實(shí)現(xiàn)任意復(fù)雜的控制算法，但算法越復(fù)雜，可編程邏輯器件需要的晶體管門數(shù)就越多。按照目前的制造工藝，可編程邏輯器件的門數(shù)越多，價(jià)格也越昂貴。因此，考慮到目標(biāo)系統(tǒng)的成本，一般采用可編程邏輯器件實(shí)現(xiàn)較簡單的控制算法，較簡單的運(yùn)動控制系統(tǒng)。、以可編程 控制器為的運(yùn)動控制系統(tǒng)為了滿足世界范圍內(nèi)運(yùn)動控制系統(tǒng)的需要， 公司推出了它的 系列 控制器。 系列 控制器將一個(gè)高性能的 核、大容量的 片上器和的運(yùn)動控

8、制外設(shè)電路（ 通道模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換單元、串行通口、 控制器模塊等）集成在單上，保持了傳統(tǒng)微處理器可編程、集成度高、靈活性適應(yīng)性好、升級方便等優(yōu)點(diǎn)；同時(shí)，其的運(yùn)算速度、運(yùn)算精度和處理大量運(yùn)算數(shù)據(jù)的能力。的 核可提供更高 系列 控制器采用改進(jìn)的哈佛結(jié)構(gòu)，分別用獨(dú)立的總 線程序和數(shù)據(jù)空間，配合片內(nèi)的硬件乘法器、指令的流水線操作和優(yōu)化的指令集。 控制器可較好的滿足系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性要求，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制算法如 濾波、模糊控制、神經(jīng)元控制等?；?控制器的電控制系統(tǒng)事實(shí)上是一個(gè)單片系統(tǒng)，因?yàn)檎麄€(gè)電控制所需要的各種功能都是有 控制器來是實(shí)現(xiàn)的。因此，可大幅度的減小目標(biāo)系統(tǒng)的體積，減少外部元器件的個(gè)數(shù)，增加系統(tǒng)的可靠性。另外，由于各種功能都可以通過來實(shí)現(xiàn)，因此，目標(biāo)系統(tǒng)升級容易、擴(kuò)展性、可性都很好。同時(shí)， 控制器的高性能使最終的系統(tǒng)既可以滿足那些要求較低的系統(tǒng)，更可以滿足那些對系統(tǒng)性能和精度要求較高的場合的需求。通過上面各種方法的對比，可以得出以下結(jié)論：（）基于 控制器的運(yùn)動控制系統(tǒng)可以滿足任意場合的需要，將是運(yùn)動控制系統(tǒng)發(fā)展的方向。（）可以采用新型微處理器來實(shí)現(xiàn)一些功能復(fù)雜、要求較高的運(yùn)動控制系統(tǒng)，然而，與同樣性能的 控制器相比，這些新型微處理器的價(jià)格