什么是嵌入式運動控制？

 

“嵌入式運動控制”這個術(shù)語指的是在一個設(shè)備中包含精確電機控制、高性能計算的高度集成設(shè)備，而且通常還包含通信功能。它是嵌入式計算發(fā)展的下一個階段，嵌入式計算始于二十世紀七十年代，當(dāng)時，低成本單芯片微控制器的問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算實現(xiàn)的。

 

大約二十年后，互聯(lián)網(wǎng)、無線數(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)視器和家庭娛樂設(shè)備。嵌入式連接還應(yīng)用到了部分機動消費產(chǎn)品中，例如Roomba 清潔機器人。不幸的是，彼此分離的微控制器 (MCU)、電機控制器和模擬電機驅(qū)動組件的成本高昂，且開發(fā)電機控制軟件十分復(fù)雜，這意味著聯(lián)網(wǎng)的運動控制技術(shù)只能主要用于制造自動化和其他工業(yè)應(yīng)用。

 

由于集成程度的不斷加深，運動控制平臺組件的成本和數(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控制解決方案。在軟件中進一步集成運動控制要求不僅可以實現(xiàn)更小的電子器件，還能將需要大量實時運算的工作從MCU解放出來。】

 

最近，嵌入式運動控制器已經(jīng)問世，它將這些功能與強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算能力支持精確控制一個或多個電機所需的復(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。對于功率較低的應(yīng)用，甚至可以在單個封裝中包含驅(qū)動中等規(guī)模步進器、無刷 PMM (BLDC/BLAC) 或其他類型電機所需的最終輸出級。還可以對微程序控制器進行編程，以驅(qū)動其他類型的運動發(fā)生設(shè)備，如直線驅(qū)動器和音圈。

 

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