运动控制模块在直流无刷电机伺服系统中的应用

摘要:本文讨论运动控制模块在直流无刷电机伺服系统中的应用，并对其主要运动控制模
块的接收电路与正交编码器信号电缆技术作分析说明。一个坚固、容错的运动控制系统的
设计以及它的反馈通道采用的正交编码器。
　　
1 关于运动控制及系统

应该说运动控制系统己经闻世多年了，对此并不陌生，并在各个领域得到应用。
而运动控制(包括轨迹控制、伺服控制)与顺序控制、过程控制，传动控制并列为典型的控
制模式，是一直以来扮演重要支柱技术角色的自动控制系统，在许多高科技领域得到了
非常广泛的应用，如激光加工，机器人，数控机床。大规模集成电路制造设备、雷达和各
种军用武器随动系统，以及柔性制造系统(FMS——Flesible Maunfacturing systm)等等。而
这运动控制系统的组成主要由五部分构成·被移动的机械设备、带反馈和运动 I／O 的马达
(伺服或步进)、马达驱动单元、运动控制模块、以及编程／操作接口软件，见图 1 所示。

 

其运动控制芯片或模块是作为伺服与步进控制用。 从图 1 可见 Power Drives(传动装置)将
运动控制模块与特定应用马达、编码器、限制器、用户(运动)I/O 连接在一起，用一根控制
电缆连接运动控制模块与 Power Drives，为全部的命令集与反馈信号提供一个通道。当
PowerDrive 的性能不能满足应用需要时，用户还可选择通用运动接口(UMI)螺丝接线端子
附件，与第三方马达和驱动器／放大器连接。

 

因为一般盛行的的解决方案均为封闭式结构系统， 所以基于计算机的运动解决方案所拥
有的附加灵活性及低成本潜力使其受到普遍欢迎。
随着功率电子技术、微电子技术、计算机技术及控制原理的进步，以交流伺服电动机为执
行电动机的交流伺服驱动具有了可与直流伺服驱动相比拟的特性，从而使得交流伺服电
动机固有的优势得到了充分的发挥，交流伺服驱动已成为现代伺服驱动发展的方向。交流
伺服技术自 20 世纪 90 年代初发展至今，技术日臻成熟，性能不断提高，现已广泛应用
于数控机床，印刷包装机械、纺织机械，自动化生产线等自动化领域．为用户提高加工精
度和工艺水平，取得良好的经济技术效益，提供了最佳的解决方案．
而当今的应用，最迫切需要可以在苛刻复件下，一天 24 小时连续工作的、可靠耐用的工
业机器人和自动机械装置。这样的系统要求远比以前具有精确的电机和反馈控制，今天的
大多数性能改进要归功于新技术和微电子技术的发展。这些创新消除了机器人和自动机械
装置共用工作空间时产生的碰撞，改进了任务分配并且提高了伺服系统的精确性，从而
使自动机械系统更加可靠地工作。由于运动控制芯片或模块是能为一般伺服与步进应用提
供精确、高性能的运动功能，故可以简单易用的运动控制模块、软件、以及外设可为运动和
测量集成需求提供最佳集成解决方案。本文着重讨论运动控制模块在直流无刷电机伺服系

 

统中的应用， 并对其主要运动控制模块的接收电路与正交编码器信号电缆技术作分析说
明。

2 运动控制模块的应用-直流无刷电机伺服系统