运动控制技术问世已久，以往的架构都相当单纯，不过随着应用领域的逐渐宽广，其架构也日益多元，不同领域也有不同形式的运动控制技术相对应，就目前来看，将运动控制可以分成三种种形式：

图一

1.点位运动控制：这种运动控制的特点是仅对终点位置有要求，与运动的中间过程即运动轨迹无关。相应的运动控制器要求具有快速的定位速度，在运动的加速段和减速段，采用不同的加减速控制策略。在加速运动时，为了使系统能够快速加速到设定速度，往往提高系统增益和加大加速度，在减速的末段采用S曲线减速的控制策略。为了防止系统到位后震动，规划到位后，又会适当减小系统的增益。所以，点位运动控制器往往具有线上可变控制参数和可变加减速曲线的能力。

2.连续轨迹运动控制：又称为轮廓控制，主要应用在传统的数控系统、切割系统的运动轮廓控制。相应的运动控制器要解决的问题是如何使系统在高速运动的情况下，既要保证系统加工的轮廓精度，还要保证刀具沿轮廓运动时的切向速度的恒定，对小线段加工时，有多段程式预处理功能。

3.同步运动控制：是指多个轴之间的运动协调控制，可以是多个轴在运动全程中进行同步，也可以是在运动过程中的局部有速度同步，主要应用在需要有电子齿轮箱和电子凸轮功能的系统控制中。工业上有印染、印刷、造纸、轧钢、同步剪切等行业，相应的运动控制器的控制演算法常采用自适应前馈控制，通过自动调节控制量的幅值和相位，来保证在输入端加一个与干扰幅值相等、相位相反的控制作用，以抑制周期干扰，保证系统的同步控制，从市场的应用情况回馈来看，按照不同的运动特点和行业应用进行产品开发和市场推广，将具有一定的优势。

多面相控制技术

对于周期性、多频扰动常见的控制方法则有四种：

(1) 学习控制是一种通过重复的试运行来形成目标输入，从而在有限时间内产生所需输出的方法，它被认为是一种对目标输入的逆系统进行反复生成的方法。

(2) 自适应前馈控制是通过自动调节控制量的幅值和相位，来保证在输入端加一个与干扰幅值相等、相位相反的控制作用，以抑制周期干扰。

(3) 内模控制（Internal Model Control）是将干扰模型包含在回馈环内，控制器的设计主要是选择一个适当的传递函数，使闭环系统稳定，且具有期望的输入、输出性能，以抑制周期性干扰。这种方法还可处理多频干扰问题。

(4) 重复控制则是采用内模原理，通过建立重复补偿器和稳定化补偿器，使系统具有内部稳定性，进而抑制周期性干扰。由于运动控制器的应用范围越来越广泛，为了适应新的情况、特定环境和物件，不断会有新的运动规划、多轴插补和控制滤波演算法出现。

通用运动控制功能

运动控制设备不但在传统的机械数控行业有着广泛的应用，而且在新兴的电子制造和资讯产品的制造业中起着不可替代的作用。通用运动控制技术已逐步发展成为一种高度集成化的技术，不但包含通用的多轴速度、位置控制技术，而且与应用系统的工艺条件和技术要求紧密相关。事实上，应用系统的技术要求，特别是一个行业的工艺技术要求也促进了运动控制器的功能的发展。通用运动控制器的许多功能都是同工艺技术要求密切相关的，通用运动控制器的应用不但简化了机械结构甚至简化了生产工艺。

通用运动控制器的第一功能在多个行业得到广泛的应用在运动规划功能方面，实际上是形成运动的速度和位置的基准量。合适的基准量不但可以改善轨迹的精度，而且其影响作用还可以降低对传动系统以及机械传递元件的要求。通用运动控制器通常都提供基于对冲击、加速度和速度等这些可影响动态轨迹精度的量值加以限制的运动规划方法，用户可以直接调用相应的函数。对于加速度进行限制的运动规划产生梯形速度曲线；对于冲击进行限制的运动规划产生S形速度曲线。一般说来，对于数控机床而言，采用加速度和速度基准量限制的运动规划方法，就足已获得一种优良的动态特性。对于高加速度、小行程运动的快速定位系统如PCB钻床、SMT等，其定位时间和超调量都有严格的要求，往往需要高阶导数连续的运动规划方法。

第二是多轴插补、连续插补功能，通用运动控制器提供的多轴插补功能在数控机械行业获得了广泛的应用。近年来，由于雕刻机市场，特别是模具雕刻机市场的快速发展，推动了运动控制器的连续插补功能的发展。在模具雕刻中存在大量的短小线段加工，要求段间加工速度波动尽可能小，速度的变化的拐点要平滑过渡，这样要求运动控制器由速度前瞻和连续插补的功能。固高科技公司推出了专门应用于小线段加工工艺的连续插补型运动控制器，该控制器在模具雕刻、镭射雕刻、平面切割等领域获得了良好的应用。

第三为电子齿轮与电子凸轮功能，这种功能不但可以大大地简化机械设计，而且可以实现许多机械齿轮与凸轮难以实现的功能。电子齿轮可以实现多个运动轴按设定的齿轮比同步运动，这使得运动控制器在定长剪切（fixed-length cutting）和无轴传动的套色印刷方面有很好的应用。另外，电子齿轮功能还可以实现一个运动轴以设定的齿轮比跟随一个函数，而这个函数由其他的几个运动轴的运动决定；一个轴也可以以设定的比例跟随其他两个轴的合成速度。如工业缝纫机和绗缝机的应用中，Z轴（缝线轴）可以跟随XY 轴（移动轴）的合成速度，从而使缝针脚距均匀。电子凸轮功能可以通过编程改变凸轮形状，无需修磨机械凸轮，极大地简化了加工工艺。这个功能使运动控制器在机械凸轮的淬火加工、异型玻璃切割和全电机驱动弹簧机等领域有良好的应用。

第四为比较输出功能，这是指在运动过程中，位置到达设定的座标点时，运动控制器输出一个或多个开关量，而运动过程不受影响。如在AOI 的飞行检测（Flyinginspection）中，运动控制器的比较输出功能使系统运行到设定的位置即启动CCD快速摄像，而运动并不受影响，这样极大地提高了效率，改善了图像品质如镭射雕刻应用。

最后则是探针信号锁存功能，此功能可以锁存探针信号产生的时刻，各运动轴的位置，其精度只与硬体电路相关，不受软体和系统运动惯性的影响，在CMM 测量行业有良好的应用。

PC Based运动控制优缺点

另外，越来越多的OEM 厂商希望将他们自己丰富的行业应用经验整合到运动控制中去，针对不同的应用场合和控制物件，客制化设计运动控制器的功能。这种通用运动控制器应用开发平台，使通用运动控制器具有真正面向物件的开放式控制结构和系统重构能力，用户可以将自己设计的控制演算法载入到运动控制器的记忆体中，而无需改变控制系统的结构设计就可以重新构造一个特殊用途的专用运动控制器，电脑标准汇流排的运动控制器未来仍是市场的主流，而网路型态的嵌入式运动控制器发展更将备受重视。

基于电脑标准汇流排的通用运动控制器主要是板卡结构，采用的汇流排大都为ISA、PCI。由于它们的应用依附于通用PC 电脑平台，从工业控制的角度分析，这种运动控制器的优缺点：

优点：

(1) 硬体组成简单，把运动控制器插入PC 汇流排，连接信号线就可组成系统。

(2) 可使用PC技术已经具有的丰富软体进行开发。

(3) 运动控制软体的代码通用性和可携性较好。

(4) 可以进行开发工作的工程人员较多，不需要太多培训工作，就可以进行开发。

缺点：

(1) 采用板卡结构的运动控制器采用金手指连接，单边固定，在多数环境较差的工业现场（振动，粉尘，油污严重），不适宜长期工作。

(2) PC 资源浪掷。由于PC 多为整体式销售，用户实际上仅使用少部分PC 资源，未使用的PC 资源不但造成闲置和浪费，还带来维护上的麻烦。

(3) 整体可靠性难以保证，由于PC 的选择可以是工控机，也可以是商用机。系统整合后，可靠性差异很大，并不是由运动控制器能保证的。

(4) 难以突出行业特点。不同行业、不同设备其控制面板均有不同的特色和个性。

嵌入式前景看俏

嵌入式PC 的运动控制器能够克服以上缺点，会有较好的市场前景。由于SOM（system on module）和SOC（system on chip）技术的快速发展，嵌入式PC 运动控制器获得良好发展。嵌入式运动控制器产品可易于使用在PC 上开发的应用系统，不加任何改动就可以移植过来。对使用者来讲，仅需开发跟其具体专案有关、相对独立的人机界面即可。由于嵌入式PC 的运动控制平台具有标准PC 的介面功能，用户不需要再购买工业PC 就可组成所需系统，这种嵌入式运动控制器既提高了整个系统的可靠性，有时系统更加简洁和高度整合化。

随着工业现场网路汇流排技术的发展，基于网路的运动控制器获得了极大的发展，并已经开始应用于多轴同步控制中。越来越多的传统的以机械轴同步的系统开始采用网路运动控制器控制的电机轴控制，这样可以减少系统地维护和增加系统的弹性。

因应不同特殊市场需求，一些其他的专用运动控制系统也会越来越多。例如图像伺服控制的专用运动控制器，力伺服的专用运动控制器等，根据用户的应用要求进行客制化的重构，设计出客制化运动控制器将成为市场应用的一大方向。一个典型的运动控制系统主要由运动部件、传动机构、执行机构、驱动器和运动控制器构成，整个系统的运动指令有运动控制器给出，因此运动控制器是整个运动控制系统的灵魂。使用者必需使用通用运动控制器提供的标准功能进行二次开发，根据自己的应用系统的工艺条件，应用运动控制器的相关功能，开发出整合自己的工艺特点和行业经验的应用系统，同时，用户还需要了解构成运动控制系统的其他部件，必须保证机械系统的​​完备，才能整合出高品质的运动控制系统。

运动控制核心技术

运动控制可分为几种技术包括ASIC-Based、DSP-Based、串列控制技术，ASIC-Based是特殊用途积体电路或专用积体电路。许多运动控制器会采用具有运动功能的ASIC，来达到低阶或是高阶的运动控制。通常ASIC已经由晶片开发厂商经过一连串测试与市场洗链，所以稳定度与功能的验证高，整体的指令集执行速度快，但是，缺乏可程式化能力，所以相较于DSP的运动控制卡，无扩充能力，亦无法实现绝对同步的运动控制。ASIC-based的运动控制一般适合用于步进马达、线性马达及伺服马达等的非同步运动轨迹控制。