运动控制行业研究报告（39页）

行业报告下载 2023年07月17日 09:45 管理员

运动控制器由轨迹生成器、插补器、控制回路和步序发生器四部分构成。首先由轨迹生成器计算出任务希望的理想轨迹，插补器根据位置或速度反馈单元的实际状态，按照轨迹生成器的要求，计算出驱动单元下一步将要执行的命令，然后交由控制回路进行精确控制。如果是步进电机，则还有一部分就是步序发生器，步序发生器根据控制回路控制指令进一步生成控制相序和脉冲，达到控制运动对象的目的。运动控制器的硬件按照核心器件组成包括基于微处理器（MCU）、专用芯片（ASIC）、PC-Based、数字信号处理芯片（DSP）、可编程逻辑控制器（PLC）、多核处理器等。随着技术的进步和完善，运动控制器从以单片机、微处理器或专用芯片作为核心处理器，发展到以 DSP 和 FPGA 作为核心处理器的通用开放式运动控制器。

为实现高速度、高精度运动控制，伺服系统需对距离、位移、速度、加速度（力）、角度、角速度、角加速度等参数进行检测，并通过实时监测实现闭环反馈，需要与传感器进行配套使用。工业机器人广泛应用于工业自动化领域，控制系统是机器人的核心部分，其功能强弱、性能优劣直接影响机器人的最终性能。通常采用 PC 上位机+专用运动控制器的架构，以 PC 为上位机完成人机交互和运动轨迹规划，重点设计了基于DSP和FPGA的专用运动控制器，其中 DSP 完成机器人运动控制任务的调度，实现对机器人关节空间的实时控制，FPGA 则用于控制系统所需各功能接口的设计。实现了直角坐标空间的机器人轨迹规划和速度控制，具备直线和圆弧基本轨迹插补算法及 S 形曲线加减速算法，改善机器人前端运动的平稳性。

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