运动控制和电机控制的区别分析

随着越来越多的技术广泛应用于工业自动化，我们已经进入了工业4.0时代。新技术不断涌现，赋能人工智能和机器学习、数据分析、工业网络、网络安全和功能安全。然而，大多数工业自动化作为其他所有技术的核心，仍然依靠机器人和运动控制。

运动控制与电机控制经常同时出现，有点让人混淆。这两个概念有什么区别？在工业自动化中，我们如何将恰当的解决方案应用于其中一个概念，或同时应用于这两个概念？欢迎继续阅读，了解运动控制和电机控制的区别以及如何使它们协同工作。

什么是运动控制？

运动控制是工业自动化系统的子系统。它同步化控制多个电机来完成一系列运动。例如，多轴机械臂需要多个电机无缝地协同运行才能做出特定的动作。运动控制主要用于轨迹规划、速度规划、插补算法和运动学转换。运动控制系统经常出现在印刷、包装和装配应用中。

如下所示，运动控制系统通常由以下主要组件组成：

运动控制器，可生成轨迹规划，然后向电机驱动器提供控制命令。

电机驱动器，将运动控制器的控制命令(通常是速度或扭矩信号)转换为更高功率电压或电流信号来驱动电机

数个电机，可根据控制命令执行运动

位置传感器，将电机转子的位置/速度数据提供给位置/速度控制器，实现精确的位置/速度控制

电机控制与运动控制

另一方面，电机控制是更侧重于控制电机旋转的系统或技术。典型的电机控制系统调整单个电机的扭矩、速度和位置的一个或多个参数，以达到目标值。电机的类型不同，驱动电机的要求和技术可能会有很大差异。电机控制器通常没有规划能力(高级驱动器只有简单的位置和速度规划能力)。因此，解释电机控制和运动控制区别的简单方法是：

电机控制是运动控制系统的一个环节（通常是电流环，在扭矩控制模式下工作）

但是，有时我们可能会混淆它们，因为电机控制的位置环/速度环/扭矩环既可以在电机控制器中使用，也可以在运动控制器中使用

现在我们知道了这两个系统之间的差异，显而易见，它们的设计要求及资源也大不相同。

电机控制更侧重于使电机正常旋转，或者更确切地说，是换向。为了做到这一点，电机控制器需要与各种传感器对接，处理模拟和数字信号，并生成波形来驱动电机。所有这些都发生在非常短的时间环路内，范围从50微秒到300微秒。

然而，运动控制通常充当系统监控器，需要在多个电机控制器之间、通过以太网(EtherCAT和TSN.)、CAN、RS485的数据等其他来源之间，以及人机界面(HMI)面板的命令之间进行通信。如上所述，运动控制器还可以参与一些电机控制任务，例如控制速度环、位置环，甚至扭矩环。因此，运动控制器的实时控制环路可以从100微秒到数百毫秒不等，具体取决于运动控制器参与的实际任务。

运动控制系统的设计

运动控制系统的设计可能相当复杂，涵盖了电机控制、工业网络、人机界面、编解码器、信息安全和功能安全等许多方面。因此，它需要多个控制单元在系统中相互协调。

这里就需要全套器件方便运动控制设计人员选择

在电机控制器方面，从使用ARMCortex-M0+内核控制简单电机，到使用Cortex-M33内核或高效DSC内核在双电机上运行FOC算法。

如图所示，运动控制系统可以使用大量的MCU和MPU来实现多个电机驱动器，促进各个机械臂协同运动。

编辑：黄飞