运动控制基础

1.控制电机分类

在工业运动控制中，电机通常使用的有两种，步进电机与伺服电机。而其中步进电机，常用的有2相4线步进与2相6线步进（只接其中4根线可以实现高转速，小转矩或低转速，大转矩）以及5相步进电机；伺服电机，分为交流伺服电机和直流伺服电机。

步进电机的工作原理，例如两相四线步进电机，两对绕组，供电即转子被电磁自锁，发送脉冲信号控制转速和位置。发送脉冲的频率控制电机转速；发送脉冲的个数控制电机的转动距离。这种控制也可以称为开环位置控制。

伺服电机的工作原理，交流伺服电机，一般分为同步伺服电机和异步伺服电机，通常控制用的是同步伺服电机。同步伺服电机，有两相绕组构成外定子，一相绕组为励磁绕组，一相绕组为控制绕组。此两相绕组的电，通常使用三相的线电流和相电流从而产生90度的偏差值，以此来产生一个旋转磁场来带动永磁体的转子。因此，交流伺服电机的电源通常是三相电或单相电，少数直接使用直流电（内部使用逆变器转交流提供的UVW）。直流伺服电机，一般分为有刷直流伺服电机和无刷直流伺服电机。有刷伺服直流电机，其构造与控制原理与普通直流电机差不多。无刷直流伺服电机，由三相绕组构成，内部采用星型或三角型连接方式，外部UVW接三相直流电，同时需要位移传感器进行相序检测以及控制。其控制原理与步进电机近似，但其不带有供电即电磁自锁功能。

2.控制电机的信号源与控制模式

控制电机的信号源大致分为三种，脉冲，模拟量，PWM波占空比调制。控制电机运转大致分为三种模式，位置模式，速度模式以及转矩模式。

控制电机的信号源与电机控制模式以及驱动器内部电路结构，三者有着密切的相关性。

一般的伺服电机至少有两大部分构成，PID调速三环（位置环、速度环、电流环）结构，以及外部信号输出输入接口。其中，脉冲信号，将信号传输给了位置环，进过PID调节，位置环将调节速度，转矩以及位置，也就是位置模式。模拟量以及PWM波调制，将信号传输给速度环，进过PID调节，速度环将调节速度和转矩，也就是速度模式。模拟量以及PWM波调制，将信号传输给电流环，即转矩模式。

弄清楚信号源，内部电路结构以及控制模式三者的关系，也就基本弄清了电机的控制原理。