新聞來源：搜狐發(fā)布日期：2020-07-07
運動控制技術領域的一個重要發(fā)展包括電機驅動技術，功率開關晶體管和微處理器，控制的復雜度，軟件影響。也許在過去的60多年里，電機驅動與運動控制研究領域不斷發(fā)展的步伐放緩了，但關于那些成熟技術的創(chuàng)新能力仍在繼續(xù)。 預計以下4個方面的進展將繼續(xù)推動電機驅動和運動控制行業(yè)的發(fā)展。
1 電機驅動技術的進步
電機驅動技術，為世界上許多制造和生產(chǎn)線提供可靠的動力保障。隨著時間的推移，這一研究領域最大的發(fā)展問題之一就是變頻器，可為工業(yè)技術領域的交流感應電動機提供一個可靠的速度和轉矩控制。新型變頻器能夠控制永磁交流同步電動機，從而增加其功能的多樣性。伺服和步進驅動器，在各種不同類型的伺服和步進電機的轉矩和位置控制取得了顯著的性能改善。 它們用各自較低的功率范圍適用于其合適的應用場景。
硬件和軟件創(chuàng)新是電機驅動發(fā)展的推動力。主要的硬件系統(tǒng)開發(fā)，包括工作電源開關晶體管和微處理器。軟件創(chuàng)新包括新的軟件開發(fā)工具，這些工具可以執(zhí)行以前不能完成的復雜控制算法。隨著可用性的提高，軟件提高了電動機驅動對用戶的友好性。
2 功率開關設備和微處理器
調節(jié)輸入電流/功率開關晶體管是電機驅動裝置的核心。早期中，可控硅整流器（固態(tài)開關）和柵極關斷晶閘管（功率半導體）用作電源開關。它們可以代表著成熟技術，并且僅在某些大功率驅動器應用中才能真正起到有限的應用。
隨著計算機和數(shù)字技術的迅猛發(fā)展，電機驅動的逐漸轉移到基于數(shù)字微處理器（MPU）設計中，這種設計仍然占主導地位。新出現(xiàn)的一種新型半導體——絕緣柵雙極晶體管（IGBT），已成為當今電機驅動主要功率開關控制器件。
微處理器和數(shù)字信號處理器（DSP）的功能不斷增加。更高的計算發(fā)展速度可以更快地響應負載動態(tài)，并可以與運動控制系統(tǒng)的其它部分進行近乎實時的通信。 存儲器可以將更多的容量壓縮到微芯片中，從而在軟件和硬件上實現(xiàn)更復雜的運動控制算法。
3 控制復雜度
多功能交流變頻器提供了三種主要的電機控制方法。開環(huán)系統(tǒng)控制是第一個且最簡單的方法。它提供了一個合理的速度調節(jié)，該裝置無需反饋裝置。 磁通矢量進行控制（FVC）處于變頻器性能的最高處理水平，并具有發(fā)展多種方式變化。 磁場定向FVC通過獨立產(chǎn)生磁通量和轉矩產(chǎn)生的電流分量來模擬直流和交流電機的特性，從而獲得電機轉矩和功率的最優(yōu)控制。FVC反饋裝置（通常是一個編碼器），以獲得所述電機軸的位置和速度信息?？刂葡到y(tǒng)算法依賴復雜的電機進行模型，并實現(xiàn)單獨的速度和轉矩環(huán)路。全矢量控制可以提供低轉速高扭矩。
在上述分析兩個部分極端環(huán)境之間的是無傳感器矢量控制（也稱為開環(huán)矢量控制，SVC），這是我們另一種替代方案，可提高開環(huán)控制變頻器的低速轉矩、速度以及調節(jié)和啟動轉矩能力。 雖然SVC變頻器在沒有反饋裝置的情況下工作，但它們可以利用電機電流和電壓信號來估算轉矩電流、勵磁電流和它們之間的矢量關系來實現(xiàn)電機的精準控制，它們依賴于準確的電機模型。較新的變頻器能夠提供上述所有控制系統(tǒng)類型，甚至可以包括在某些應用中很有用的開環(huán)控制。
4 軟件的影響
一些公式和電機模型很早就存在了，但他們在動態(tài)運動控制和算法的軟件程序使用應用中直到計算機普及之后才實現(xiàn)的。同時，在運動控制器和變頻器應用研究中所需要使用的MPU、數(shù)字控制信號處理器和微芯片，其性能也在不斷發(fā)展提高，使得企業(yè)更高的執(zhí)行速度和巨大的內(nèi)存增長自己成為可能。在同一個驅動器中，可以整合多種上述電機控制拓撲結構，經(jīng)濟上也更合理。一個簡單的軟件參數(shù)變更，即可更改控制管理模式。
▎計算機模擬通過適當?shù)能浖韴?zhí)行，則可以構建虛擬原型硬件之前測試，以評估不同的運動控制系統(tǒng)的設計
