运动控制

步进电机对于需要平稳运动和高分辨率定位的精密应用至关重要。为了满足应用需求，必须深入了解全步进、半步进和微步进控制之间的差异。本文概述了微步进技术的基础知识，旨在帮助读者弥补相关知识缺口。

运动控制与电机控制经常同时出现，有点让人混淆。这两个概念有什么区别？在工业自动化中，我们如何将恰当的解决方案应用于其中一个概念，或同时应用于这两个概念？

面向EtherCAT运动控制应用的网络连接解决方案。通过我们的混合信号运动控制处理解决方案，了解实时、多协议网络交换技术。这将针对工业伺服和机器人应用。

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<strong>Nicola O’Byrne ADI公司高级系统应用 工程师</strong>

工业运动控制涵盖一系列应用，包括基于逆变器的风扇或泵控制、具有更为复杂的交流驱动控制的工厂自动化以及高级自动化应用(如具有高级伺服控制的机器人)。这些系统需要检测和反馈多个变量，例如电机绕组电流或电压、直流链路电流或电压、转子位置和速度。变量的选择和所需的测量精度取决于终端应用需求、系统架构、目标系统成本或系统复杂度。还有其他考虑因素，例如状态监控等增值特性。据报道，电机占全球总能耗的40%，国际法规越来越注重全体工业运动应用的系统效率(参见图1)。

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以太网正成为工业应用中日益重要的网络就运动控制而言，以太网、现场总线以及其他技术（如外围组件互连）历来都是相互竞争的，用以在工业自动化和控制系统中获得对一些最苛刻要求的工作负载的处理权限。运动控制应用要求确定性（保证网络能够及时将工作负载传送至预定的节点），这是确保位置保持所必需的，这进而又将确保驱动器的精确停止、适当的加速/减速以及其他任务。

标准的IEEE 802.3以太网从未达到这方面的要求。即使全双工交换和隔离冲突域淘汰了过时的CSMA/CD数据链路层，但它还是缺乏可预测性。此外，典型堆栈中的TCP/IP的高度复杂性并未针对实时流量的可靠传送进行优化。因此，现场总线以及带有基于ASIC的PCI卡的PC控制架构一直是常见的运动控制解决方案。

从EtherNet/IP®到EtherCAT®的以太网解决方案以其独特的方式克服了这些缺点。尽管工业以太网相较于别的替代技术还有一些其它优势，然而它在运动控制中还远没有占到主导地位。我们来看看它能够并且将会在未来几年的竞争中越来越被接受的三个原因。

1. 融合而不是增加复杂性

随着时间的推移，企业IT与工厂之间的互联不断增加，导致了系统更复杂，往往将标准以太网和工业以太网与现场总线混合使用。例如，机器可能会利用：

电机广泛应用于工农业生产之中，对于我们的日常生活有着重要的作用。那么，对于运动控制市场或者驱动电机市场而言，未来的市场规模以及趋势又如何？

<strong>电机控制驱动系统</strong>

电机驱动控制系统（包括驱动电机和电机控制器）是新能源汽车车辆行使中的主要执行结构，控制和驱动特性决定了汽车行驶的主要性能指标。

一般来讲，电机控制器的主要由如下几部分组成：

1、电子控制模块（ElectronicController）包括硬件电路和相应的控制软件。硬件电路主要包括微处理器及其最小系统、对电机电流，电压，转速，温度等状态的监测电路、各种硬件保护电路，以及与整车控制器、电池管理系统等外部控制单元数据交互的通信电路。控制软件根据不同类型电机的特点实现相应的控制算法。

2、驱动器（Driver）将微控制器对电机的控制信号转换为驱动功率变换器的驱动信号，并实现功率信号和控制信号的隔离。

3、功率变换模块（PowerConverter ）对电机电流进行控制。电动汽车经常使用的功率器件有大功率晶体管、门极可关断晶闸管、功率场效应管、绝缘栅双极晶体管以及智能功率模块等。