什么是嵌入式運(yùn)動(dòng)控制？

 

“嵌入式運(yùn)動(dòng)控制”這個(gè)術(shù)語(yǔ)指的是在一個(gè)設(shè)備中包含精確電機(jī)控制、高性能計(jì)算的高度集成設(shè)備，而且通常還包含通信功能。它是嵌入式計(jì)算發(fā)展的下一個(gè)階段，嵌入式計(jì)算始于二十世紀(jì)七十年代，當(dāng)時(shí)，低成本單芯片微控制器的問(wèn)世使得智能可以嵌入到一切事物中，包括微波爐、兒童玩具、收銀機(jī)和醫(yī)療器械?，F(xiàn)代汽車享有的大部分效率增益都是由嵌入式計(jì)算實(shí)現(xiàn)的。

 

大約二十年后，互聯(lián)網(wǎng)、無(wú)線數(shù)據(jù)和更高水平的硅集成的興起將嵌入式連接引入日常物品中，如體重秤、健康監(jiān)視器和家庭娛樂(lè)設(shè)備。嵌入式連接還應(yīng)用到了部分機(jī)動(dòng)消費(fèi)產(chǎn)品中，例如Roomba 清潔機(jī)器人。不幸的是，彼此分離的微控制器 (MCU)、電機(jī)控制器和模擬電機(jī)驅(qū)動(dòng)組件的成本高昂，且開(kāi)發(fā)電機(jī)控制軟件十分復(fù)雜，這意味著聯(lián)網(wǎng)的運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)只能主要用于制造自動(dòng)化和其他工業(yè)應(yīng)用。

 

由于集成程度的不斷加深，運(yùn)動(dòng)控制平臺(tái)組件的成本和數(shù)量降低至只需要通用微程序控制器和少量模擬組件即可實(shí)現(xiàn)完整解決方案的程度（圖 1）。

 

【圖 1：帶外部微程序控制器的集成電機(jī)控制解決方案。在軟件中進(jìn)一步集成運(yùn)動(dòng)控制要求不僅可以實(shí)現(xiàn)更小的電子器件，還能將需要大量實(shí)時(shí)運(yùn)算的工作從MCU解放出來(lái)。】

 

最近，嵌入式運(yùn)動(dòng)控制器已經(jīng)問(wèn)世，它將這些功能與強(qiáng)大的微程序控制器集成（圖 2）。在大部分情況下，片上處理器有足夠的計(jì)算能力支持精確控制一個(gè)或多個(gè)電機(jī)所需的復(fù)雜算法。在許多情況下，這些設(shè)備還包括以太網(wǎng)、控制器局域網(wǎng)路(CAN) 總線或其他用于物聯(lián)網(wǎng)通信的接口。對(duì)于功率較低的應(yīng)用，甚至可以在單個(gè)封裝中包含驅(qū)動(dòng)中等規(guī)模步進(jìn)器、無(wú)刷 PMM (BLDC/BLAC) 或其他類型電機(jī)所需的最終輸出級(jí)。還可以對(duì)微程序控制器進(jìn)行編程，以驅(qū)動(dòng)其他類型的運(yùn)動(dòng)發(fā)生設(shè)備，如直線驅(qū)動(dòng)器和音圈。

 

【圖 2：嵌入式運(yùn)動(dòng)控制設(shè)備在一個(gè)封裝內(nèi)集成了高性能嵌入式處理、功能和電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路一單個(gè)器件內(nèi)。許多嵌入式控制器還包含能用于實(shí)施分布式控制系統(tǒng)和支持物聯(lián)網(wǎng)/工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行的通信功能?！?/div>