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形式：

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，与运动的中间过程及运动轨迹无关，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，为使系统能够快速加速到设定速度，往往会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，因此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。

图1 : 泛用运动控制器的应用不但简化了机械结构，同时也简化了生产技术。 (So​​urce: Bernard and Company)

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，相应的运动控制器主要是解决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。

图2 : 泛用运动控制器多提供对冲击、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。 (So​​urce: motion control tips)

3.同步运动控制：此类控制是指多个轴之间的运动协调控制，包括多个轴在运动全程中进行同步，还有运动过程中的局部速度同步，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，多应用于印染、印刷、造纸、轧钢、同步剪切等行业，这些产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

运动控制设备不但在传统的机械数控行业应用广泛，

新兴的电子制造与资讯产品的制造业中，也有不可替代的地位。

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：这是透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，此类控制法被视为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：透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：将干扰模型包含在回馈环内，控制器的设计主要选择适当的传递函数，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：采用内模原理，透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，为适应新的应用、特定环境和物件，不断有新的运动规划、多轴插补和控制滤波演算法出现。

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。

运动控制设备不但在传统的机械数控行业应用广泛，新兴的电子制造与资讯产品的制造业中，也有不可替代的地位，泛用运动控制技术已逐步发展成为高度整合的技术，不但包含泛用的多轴速度、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，特别在单一产业的技术要求，也刺激出运动控制器的功能的发展，泛用运动控制器的多数功能，都与工艺技术要求密切相关，泛用运动控制器的应用不但简化了机械结构，同时也简化了生产技术。

泛用运动控制功能

泛用运动控制器的主要效益，来自于广泛应用于各类产业时，运动功能所回馈的各项数据，包括运动速度与位置的基准量，透过这些数据，使用者找到合适的基准量，进而改善轨迹精度，同时降低对传动系统以及机械传递元件的要求。

SOM和SOC技术的精进，嵌入式PC运动控制器发展相当快速，

嵌入式运动控制器产品可易于使用在PC开发应用系统。

泛用运动控制器多提供对冲击、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，用户可直接调用相应的函数，包括对加速度进行限制的运动规划产生梯形速度曲线，与对冲击进行限制的运动规划产生S形速度曲线，对数控机床来说，一般采用加速度和速度基准量限制的运动规划方法，就足已获得良好的动态特性，对高加速度、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，泛用运动控制器提供的多轴插补功能，在数控机械行业应用相当广泛，近年来，由于雕刻机市场(特别是模具雕刻机市场)的蓬勃，加速了运动控制器的连续插补技术发展，由于模具雕刻中存在大量的短小线段加工，段间加工速度波动要求越来越小，速度的变化的拐点要平滑过渡，此一要求运动控制器由速度前瞻与连续插补的功能。

第三为电子齿轮与电子凸轮功能，此功能不但可大幅地简化机械设计，而且可以实现多数机械齿轮与凸轮难以达到的功能，电子齿轮可以让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理想的应用，另外电子齿轮功能还可以使特定运动轴以设定的齿轮比跟随特定函数，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，电子凸轮功能可以透过编程改变凸轮形状，无需修磨机械凸轮，大幅简化工序，此一功能让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应用更为理想。

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（Flying inspection ）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快速摄影，而运动并不受影响，大幅提高效率，并改善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 厂商希望将他们本身的垂直产业应用经验整合到运动控制中，针对不同的应用环境和控制物件，客制化设计运动控制器的功能，这种泛用运动控制器应用开发平台，其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，用户可将自己设计的控制演算法，载入运动控制器的记忆体，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。

使用电脑标准汇流排的泛用运动控制器主要是板卡结构，采用的汇流排大都为ISA、PCI。由于其应用依附于泛用PC 电脑平台，从工业控制的角度来看，这种运动控制器的优缺点如下：

图3 : 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。 (So​​urce: Industrial-IP)

优点包括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泛用性和可携性较好，，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。

缺点则有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.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，可靠性差异相当大，并不是由运动控制器能保证的，3.难以突出产业特点，不同产业、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

不过就这几年的发展来看，PC Based运动控制领域已发展出嵌入式PC 运动控制器，此一架构可克服以上缺点，其市场前景看俏，由于SOM（system on module）和SOC（system on chip）技术的精进，嵌入式PC 运动控制器发展相当快速，嵌入式运动控制器产品可易于使用在PC开发应用系统，不须更动就可直接应用，对使用者而言，仅需开发跟其具体专案有关、相对独立的人机介面即可，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。

图4 : 随着工业现场网路汇流排技术的发展，网路架构的运动控制器的发展加速，并已经开始应用于多轴同步控制中。 (So​​urce:prweb)

随着工业现场网路汇流排技术的发展，网路架构的运动控制器的发展加速，并已经开始应用于多轴同步控制中，越来越多的传统机械轴同步系统，开始采用网路运动电机轴控制，以减少系统维护并增加系统弹性。

因应不同特殊市场需求，部份其他的专用运动控制系统也越来越多，像是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，根据用户应用要求进行客制化的重构，设计出客制化运动控制器已成为市场应用的重要方向。

刊头来源：(Source: starfish)