运动控制系统在社会中的应用

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1、运动控制系统在社会中的应用一．运动控制系统的发展史运动控制起源于早期的伺服控制(Servomechanism)。“伺服”(Servo)一词最早出现在1873年法国工程师JeanJosephLeonFarcot的一本书LeServo-MotoronMoteurAsservi。该书中，Farcot描述了在轮船引擎上由蒸汽驱动的伺服马达的工作原理。H.Hazen完成了伺服控制理论的基础研究，其结果发表在1934年9月的FranklinInstitute杂志上。他设计的直流伺服电机在1932年的芝加哥世界博览会上

2、出现。1940年G.S.Brown在MIT创立了世界上第一个伺服机构实室(ServomechanismsLaboratory)。MITServomechanismsLaboratory的研究人员在G.S.Brown的领导下，研制出了世界上第一台数控铣床(1952)。随后，他们又研究开展APT以及计算机辅助设计的研究工作(1952-1969)。1958年，Kearney&Trecker开发了NC加工中心。同年，日本富士通和牧野FRAICE公司开发成功NC铣床。1961年，G.Devol研制成功世界第一台机器

3、人。随后，被称为机器人之父的G.T.Engeleberger将其商业化成立了世界第一家机器人公司Unimation。1968年，日本Kawasaki公司从Unimation买进技术。目前，Yaskawa公司已成为世界最大机器人公司。机器人技术体现了运动控制和驱动，传感器以及运动机构一体化的新思想。日本安川(Yaskawa)公司的工程师把这叫做Mechatronics(机电一体化技术)(1972)。自1973年的石油危机以后，电气伺服成为市场主导。随着微电子技术和微型计算机技术的发展，交流伺服日趋成熟，为适

4、应市场的多品种，小批量的需求，以计算机控制为核心的FMS(FlexibleManufacturingSystem)CIMS和FA(FactoryAutomation)技术应运而生(1975)。为适应电子芯片制造的需求，机电一体化技术和运动控制技术被广泛应用于MaskAlignmentWireBondingDieBondingTrimForming等高速高精度的芯片制造设备中去。由国家组织的开放式运动控制系统的研究始于1987年。美国空军在美国政府资助下发表了著名的“NGC9(下一代控制器)研究计划”，该计

5、划首先提出了开放体系结构控制器的概念。这个计划的重要内容之一便是提出了开放系统体系结构标准规格(OSACA)。自1996年开始，美国几个大的科研机构对NGC计划分别发表了相应的研究内容[3]，如在美国海军支持下，美国国际标准研究院提出了EMC增强型机床控制器。由美国通用，福特和克莱斯勒三大汽车公司提出和研制了OMAC开放式，模块化体系结构控制器。其目的是用更开放，更加模块化的控制结构使制造系统更加具有柔性，更加敏捷。该计划启动后不久便公布了一个名为OMACAPT的规范并促成了一系列相关研究项目的运行。运动

6、控制作为自动化技术的一个重要分支。在20世纪90年代国际上发达国家。例如美国已经进入快速发展的阶段。由于有强劲市场需求的推动，运动控制技术发展迅速，应用广泛。近年来随着运动控制技术的不断进步和完善，运动控制器作为一个独立的工业自动化控制类产品，已经被越来越多的产业领域接受，并且它已经达到一个引人瞩目的市场规模。目前，运动控制器从结构上主要分为如下三大类：(1)基于计算机标准总线的运动控制器,它是把具有开放体系结构,独立于计算机的运动控制器与计算机相结合构成。这种运动控制器大都采用DSP或微机芯片作为CPU

7、，可完成运动规划，高速，实时插补，伺服滤波控制和PLC功能。它开放的函数库可供用户根据不同的需求，在DOS或WINDOWS等平台下自行开发应用软件，组成各种控制系统。如美国Deltatau公司的PMAC多轴运动控制器和固高公司的GT/GH系列运动控制器产品等。目前这种运动控制器是市场上的主流产品。(2)Soft型开放式运动控制器。它提供给用户最大的灵活性，它的运动控制软件全部装在计算机中，而硬件部分仅是计算机与伺服驱动和外部I/O之间的标准化通用接口，就像计算机中可以安装各种品牌的声卡，CDROM和相应的

8、驱动程序一样，用户可以在WINDOWS平台和其他操作系统的支持下，利用开放的运动控制内核，开发所需的控制功能，构成各种类型的高性能运动控制系统，从而提供给用户更多的选择和灵活性。基于Soft型开放式运动控制器开发的典型产品有美国MDSI公司的OpenCNC，德国PAPowerAutomation公司的PA8000NT，美国SoftSERVO公司的基于网络的运动控制器和固高科技公司的GO系列运动控制器产品等。Soft型开放式运动