电机控制和运动控制

电机及其控制在国民经济中起着重要作用。无论是在工农业 生产、交通运输、国防宇航、医疗卫生、商务与办公设备，还是 日常生活中的家用电器，都大量地使用着各式各样的电机。电机 既可作为电能生产的手段，也是电能应用的主要形式。据资料统 计，我国生产的电能约60%用于电动机。

按照IEC 的分类，一般用途电动机是指常见的交流电动机 (包括异步电动机和同步电动机)、直流电动机，还有交直流两用 的通用电动机(其中包括小功率单相换向器电动机)。一般用途电 动机将电能转换成机械能，向被驱动的机械提供动力来源。它们 除了作为机电能量转换的一个部件外，实际上，相当一部分电动 机在应用时还需要对其进行起停、正反转、制动，以及速度控制 和某些保护等控制，通常将这些控制纳入“电气传动”范畴。

另一类电机是特殊用途或特定用途电机，其中控制电机是它 的重要的分支。广义地说，控制电机是指在自动控制装置或系统 中使用的各种电机，它包括各种交直流伺服电动机、力矩电动机、 无刷直流电动机、步进电动机等执行电动机，以及以测速发电机、 自整角机、旋转变压器、感应同步器为代表的信号类电机。控制  电机是伺服系统、解算系统、机电一体化装置重要元件。现代控 制电机与微电子技术、电力电子技术的结合产生了一批新型的混 合式电动机，如无刷直流电动机、步进电动机、交流伺服电动机、 逆变器供电的交流电动机、开关磁阻电动机、超声波电动机等。这 种新型电机的电动机部分和电子控制部分有机地结合组成一个不 可分的整体，形成一个子系统，离开控制电路，单是电动机本身

不能运行。很自然，人们希望这些电机的控制部分能够集成化。同 样，利用电子模拟开关等器件与电机结合发明了无刷直流测速发 电机，利用『型伺服环工作的跟踪型自整角机/数字转换器等都是  信号类控制电机与微电子技术结合的产物。美国一家公司利用 ANALOG  DEVICE 公司的 AD2S90 集成电路和一些附加电路， 装入一台外径近28mm 无刷旋转变压器内，开发出一种叫“数字  旋转变压器”的新型角位置传感电机(见8.6节),就是一个良好 的示例。

对这些电机的控制，当代技术都是使用所谓“固态控制器”。 固态控制器是一种以功率半导体器件和其他电子元器件组成的控  制器。

随着电力电子技术的进步，特别是微机技术应用、新型控制 策略出现，改变着电机控制、电气传动的面貌，发展到了“运动 控制”新阶段。

运动控制 (Motion    Control) 是近10多年来在国际上流行的 一个新的技术术语，通常是指在复杂条件下，将预定的控制方案、 规划指令转变成期望的机械运动。运动控制系统使被控机械运动 实现精确的位置控制、速度控制、加速度控制、转矩或力的控制， 以及这些被控机械量的综合控制。按照使用动力源的不同，运动 控制可分为气动、液动和电动三大类。电气运动控制更容易实现 与微型计算机(以下简称微机)的接口，以及具有其他明显的优 点，因而在中小功率的运动控制系统中，大多为电气控制。电气 运动控制体现了控制电机技术、传感器技术、电力电子技术、微 电子技术、自动控制技术和微机应用技术的最新发展成就。由于 微处理器和传感器的作用，赋予系统以智能，故又称为智能运动 控制(Intelligent   Motion   Control)。运动控制作为一门多学科交叉 的技术，每种技术出现的新进展都使它向前迈进一步，其技术进 步是日新月异的。

在工厂自动化 (FA) 、 办公室自动化 (OA)   和家庭自动化 (HA)   中，大量存在对运动机构进行精确控制的任务。作为自动控制的重要分支，运动控制技术在这里大显身手。其应用领域极  其广泛，例如军事和宇航方面的雷达天线、火炮瞄准、惯性导航、 卫星姿态、飞船光电池板对太阳跟踪的控制等；工业方面的各种 加工中心、专用加工装备、数控机床、工业机器人、塑料机械、印 刷机械、绕线机、纺织机械、新型工业缝纫机、绣花机、轧机主  传动、轧辊等的控制；计算机外围设备和办公设备中的各种磁带  机、磁盘驱动器、数控绘图机、打印机、传真机、电传打字机、光 盘存储器、复印机的控制；音像设备和家用电器中的录像机、录 音机、CD 机、激光视盘机、压缩机、泵、洗衣机、空调机等的控  制， …… 。