电子运动控制参考资料汇编
参见运动控制，电机控制文章系列参考资料，其他电机，驱动器和运动控制讨论，以及来自控制工程档案的6个更多图像。
这是2014年9月《CE》60周年纪念特刊上“电子运动控制，过去和现在”这篇主要文章的最后一篇在线扩展(共4篇)。这里提供了主文章和三篇相关在线文章中引用的所有参考文献的列表。链接到这里。
本参考文献汇编主要由出现在……的文章组成控制工程以及它的在线出版物。然而，也包括一些其他来源。每个参考文献都有一个简短的摘要。为1997年以后的参考资料提供网址;对于未在网上提供的较旧的参考资料，提供了其他参考资料。前四个参考文献是2014年9月主要文章的在线扩展。
1)电动机对运动控制的影响(在线扩展1)
2)运动控制的进一步发展(在线扩展2)
3)来自档案的运动控制(在线扩展3)
4)纲要的引用(在线扩展4 ) =============================
可能是电机控制方法中最通用的，交流变速驱动器(vsd)有三种主要口味。开环控制、消除轴编码器的无传感器矢量控制和磁通矢量(磁场定向)控制为感应电机和永磁同步电机提供了越来越复杂的控制。
在过去的50年里，物理尺寸和重量为交流变速驱动器的显著发展提供了最明显的证据。然而，这些控制装置所带来的性能、效率和可靠性更令人瞩目。使这一切成为现实的是功率开关晶体管、微处理器和其他硬件的进步，以及减轻用户对驱动器应用和维护的担忧的软件功能……而且进化还在加速。
磁场定向控制(FOC)-有时称为磁通矢量控制-是一种使永磁同步(或无刷伺服)电机在其整个速度范围内具有最高性能的方法。FOC算法模拟直流电机的转矩产生效率，并允许线性转矩控制。在与交流感应电机的连接中，该技术首次开发，FOC可用于许多制造商的无刷伺服电机。FOC有不同的风格和变体，很像感应电机的矢量控制。
8)什么是“场定向控制”，它有什么好处?查尔斯·罗尔曼，科普利控制公司
大多数高性能伺服系统采用内部控制回路来调节转矩。这个内部扭矩回路将被封闭在外部速度和位置回路中，以达到所需的控制类型。虽然外环的设计在很大程度上与电机类型无关，但转矩环的设计本质上是针对被控制的电机的。
对这些技术进行了比较，并介绍了选择指南。表中给出了电机选择标准和三种驱动技术的比较:矢量控制、刷式伺服和无刷伺服。
10)直接转矩控制采用交流驱动;控制工程， 1995年3月，第42卷第3号(第9页)。
直接转矩控制(DTC)是由两个因素的结合:高速数字信号处理技术和精确的电机模型。复杂的电机模型是必要的，因为不需要轴速度或位置反馈装置。
11)直接转矩控制:一种适用于所有季节的电机控制技术(ABB传动2013年的一篇文章)
市场上的大多数变速驱动器都依赖于一个调制器级，该调制器级对电机的电压和频率输入进行调节，但在处理控制信号时产生固有的时间延迟。相比之下，优质ABB驱动器采用创新的直接扭矩控制(DTC)-大大提高电机扭矩响应。
许多产品，特别是那些涉及复杂运动的产品，需要对设计的效果进行更详细的审查。这就是模拟软件发挥作用的地方。仿真可以在建立物理模型之前提供产品或机器的“虚拟原型”。模拟也可以减少昂贵的物理测试——尽管不能完全消除它。
13)运动控制仿真软件(2010)
如何将仿真软件应用于运动控制:计算机仿真软件可以大大降低设计和部署下一个运动控制系统所需的成本和时间，但如果你不小心，它可能会导致你走向灾难。
14)仿真建模软件(2013)
MSC Software的Adams和Easy5 Simulation软件建模和模拟运动控制系统，以提高机器性能。
15)中压驱动概述，发展与应用，Bill Horvath PE, TMGE自动化系统(2004)
介绍包括功率半导体器件发展的有趣时间表(第43页)。
由于更强大的控制器和处理器的进步，在工业自动化系统中发现的运动轴的数量随着时间的推移稳步增长。然而，在许多这样的系统中，运动轴彼此独立地起作用。相比之下，更复杂的自动化系统需要各种运动轴的同步。为了满足机器人系统、印刷机、计算机数控(CNC)机器和高动态生产线中的多轴运动，需要更高种类的控制。快速网络协议可用于实现数据传输和控制需求。
17)运动控制同步(2012)
内部机器:更简单，更先进，具有成本效益的运动控制技术为精密原始设备制造商Sunnen的新机器设计提供了竞争优势。
Kollmorgen的AKD Basic和AKD PDMM伺服驱动器代表了从简单的单轴控制到128轴复杂可编程同步运动的解决方案。AKD Basic将可编程单轴运动控制器集成到现有的AKD驱动器中，从而消除了对单独PLC的需求。AKD PDMM结合了高性能多轴运动控制器，完整的IEC61131-3软PLC, EtherCAT主机和AKD伺服驱动器在一个紧凑的包装中。
高分辨率和无编码器反馈方法，以及软件工具，有助于这一过程。扩大伺服市场需要更多的用户意识和成本。
下一页:请参阅其他电机，驱动器和运动控制图形，解释和链接。
(参见上一页。)
20)三相永磁无刷直流电机换相方法的比较研究
Shiyoung Lee，宾夕法尼亚州立大学博士;穆格公司总经理Tom Lemley和工程总监Gene Keohane。
三相永磁无刷直流电动机由于不是自换相电机，固有地需要电子换相电路来驱动。它不同于传统的电刷电机，它自己换向。本文从换相电路的复杂性、转矩脉动和效率等方面对三种常用的换相方法进行了比较研究。
就像交流电机一样，无刷直流(bldc)电机消除了电刷维护、灰尘和电刷产生的电磁干扰。此外，无刷直流电机提供比逆变器驱动的交流电机更宽的速度范围。无刷直流电动机运行起来也比有刷直流电动机更安静。此外，无刷结构使电机更具热效率，从而从更小的封装产生更大的功率。
22)使用算法提高电机效率(2009)
无刷直流电动机和永磁同步交流电机(PMSM)通常都被称为无刷直流电动机(bldc)，但它们的定子绕线方式不同。当旋转时，直流电机的定子被绕绕，产生一个梯形的反电动势电压，而永磁同步电机产生一个正弦形状的电压。与交流感应电机相比，Bldc电机更昂贵，但在使用先进算法控制时提供更好的能源效率和性能;它们还可以扩展以服务于非常高功率和高速的应用。
23) IPM设计改进了无刷伺服系统(2005)
替代转子设计存在于无刷伺服电机下的名称，如内部永磁体(IPM)，内部PM，嵌入式PM，或埋藏PM。无论命名如何，其想法是在转子结构内定位磁铁，以提高电机转矩-速度性能并获得其他好处。IPM转子的形状和凸磁结构有利于磁阻转矩元件的发展，有助于提高磁通密度。这种额外的扭矩组件可以用来增加输出，但需要更复杂的伺服放大器和控制算法。
稀土磁体供应与成本问题(2011)
用于永磁电机和大型发电机的稀土磁铁材料价格大幅上涨。所有使用这些材料制成的永磁体的用户都可能面临供应短缺。由于创新的设计变化、可替代的磁铁材料、简化稀土磁铁漫长的加工过程以及开发新的来源，总体前景可能并不像一些人所说的那样黯淡。然而，这一挑战没有短期的解决方案。
为什么“稀有”吗?
稀土材料实际上在正常意义上并不稀有。它们在世界各地都有发现，但不太广泛地集中到可以将稀土元素加工成当今最强大的永磁体的程度。在17种稀土元素中，钕是最常用的，它与铁和硼合金形成Nd-Fe-B永磁体。
25)基于步进电机的系统保持竞争力(2013年)
运动控制:传统的步进电机系统代表了唯一能够在开环中运行的运动控制技术-尽管添加位置反馈以提高性能正在上升。更简单的控制，更低成本的组件和其他创新使步进系统在许多应用中与伺服运动系统竞争。
26)步进运动进化(2007)
这是唯一能够在开环中运行的运动控制方法，不需要位置反馈。这使得基于步进电机的系统比伺服运动系统更简单，步进电机的成本更低，增加了吸引力。再加上其他不断发展的设计改进，如硬件小型化和更高的扭矩密度，步进系统在许多需要相对较低速度和位置精度的运动应用中保持竞争力。
27)闭环步进运动替代方案(2005)
大多数基于步进电机的运动系统在开环中运行，因此提供了低成本的解决方案。然而，当步进电机在开环中移动负载时，可能会发生指令步和实际步之间潜在的同步丢失。闭环控制-传统步进运动的子集-为需要增加可靠性，安全性或产品质量保证的应用提供了一种具有成本效益的替代方案。在这些步进系统中，反馈装置或各种间接参数传感方法中的一种“关闭回路”，以验证/控制“错过的步骤”，检测电机失速，并实现更大的可用扭矩输出。
基于步进电机的系统提供了一种经济的运动控制方法。不同类型的驱动器(或控制)扩展步进电机的性能，以增加多功能性。给出了典型标准混合式步进电机在各种驱动条件下的相对性能。
在20世纪90年代中期，将交流感应电机和变速驱动器组合成一个集成封装成为现实。所承诺的好处之一是消除了单独的外壳和电机和驱动器之间长而昂贵的电缆运行。
30)组合式电机和驱动装置的成功(2000)
电动机和它们的控制电子设备并不是平等地被创造出来的。所以直到最近，他们都在不同的地点作案并不是巧合。电子控制通常位于更安全，更凉爽，更集中的外壳中，而电机在工业世界中面临更严峻的温度，湿度，振动，灰尘和冲洗清洁条件。许多制造商已经将电机驱动组合产品推向市场。其中包括2000年20家制造商的表格。
31)集成、智能电机和控制将成为你的未来(2001年)
这类运动控制产品将电机，驱动器，控制器，处理智能，反馈设备，I/O点，通信等集成在一个封装中。有些系统将所有元件都添加到电机中，有些系统只添加少数元件。该技术的功能范围包括多轴协调运动，CNC路径轮廓和精确定位负载。集成的方法促进了分布式控制体系结构。
Unidrive:三个交流驱动器合二为一;国际控制工程， 1995年3月(第36-37页)
英国control Techniques Ltd.介绍了一种开环(无传感器矢量)、闭环(磁通矢量)和无刷伺服控制于一体的组合交流驱动器。
33)独家产品:用于运动控制的多轴驱动器(2011)
4轴伺服驱动器提供正弦换向，位于Galil Motion Control的DMC-4040或DMC-4143 4轴运动控制框内。多轴驱动器与运动控制器的封装节省了成本，空间和布线。还提供8轴控制器包版本。
34)小型交流驱动器的时机已经成熟，1993年10月，第40卷，第11期(第71-74页)
小型化在控制技术的几个领域都很明显，但也许没有一个领域像交流变速驱动器那样引人注目。这里包括一个被称为“微型逆变器”的新兴产品领域。虽然缩小尺寸对这些小型驱动器(高达5马力或3.7千瓦)很重要，但它们中的许多都接近其大型表亲的能力。
35)交流微驱动层并行路径(1998)
尽管有这样的诱惑，但尺寸本身并不是交流“微型驱动器”的正确描述——那些在20世纪90年代前半期兴起的超紧凑变速驱动器。产品表展示了当时可用的各种各样的微型驱动器(来自16家公司的20种型号)。
36)基于芯片的运动/电机控制节省时间，成本和空间(2002)
今天的运动控制芯片是一个独特的品种，其特点是可通过开发工具编程，高数据采样率，以及能够在一个芯片上集成更多功能。运动芯片可以将运动和电机控制与电流传感、栅极驱动、电路保护、隔离功能和网络连接结合在一个现成的封装中。
运动控制与运动控制既有相似之处，又有不同的目的。简单地说，电机控制通常需要不太精确的速度和转矩调节。许多电机控制应用仅在速度控制模式下工作。运动控制指的是一个更复杂的系统，具有更精确的速度和扭矩控制，通常包括位置控制，以及路径规划，闭环时间和特定的加速/减速要求。单独的硅器件适用于每种类型的控制。讨论了几个供应商和产品供应。
38)综合安全与运动(2009)
安全功能与运动控制相结合，使操作更简单，节省成本。以前，这些功能都需要单独的系统。集成的安全和运动促进了在一些不太理想的情况下可以避免机器完全停机的方法。需要进行全面的风险和可靠性评估。增加的安全功能，防止不必要的或意外的运动电机和执行机构。
下一版ODVA的CIP安全规范将包括安全运动应用的服务。这些服务和一致性测试的实施将允许使用以太网/IP和SERCOS III网络集成安全功能的运动系统的应用。ODVA是一个促进工业自动化领域互操作信息和通信技术的国际协会。CIP安全是ODVA通用工业协议(CIP)下的规范之一。
-汇编和编辑Frank J. Bartos, PE, a控制工程投稿内容专员;打电话给他。braunbart@sbcglobal.net．
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请参阅本文底部的四个相关电机和运动控制文章链接。
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