电机如何将其角位置或旋转速度从起点提升到预期目标值是现代电机控制器以多种方式解决的复杂话题。
本文的第 2 部分着眼于运动控制系统的基本斜坡轨迹。最后一部分简要介绍了一些供应商提供的标准运动控制 IC 和嵌入式模块中国机械网okmao.com。（嵌入式模块是具有运动控制功能的 PC 板，旨在放置在另一个系统或外壳中；这与完整的、随时可用的运动控制器形成对比，后者带有机箱、电源、外壳、切换器、控制器、和显示。）
运动控制组件和模块（子系统）的供应商列表会很长。如此众多的供应商有几个原因：这是一个巨大且快速增长的市场，涵盖从小到相当大的电机；在这种应用中，改进的控制会在性能和成本方面带来许多好处；许多设计插件的使用寿命很长；并且它不是“商品”应用程序，这意味着许多供应商可以使用他们的“秘方”提供专有方法，这为他们提供了营销和技术优势。
高级运动控制产品的潜在用户可以寻求不同类别的解决方案：
1) 主流的、广泛的模拟和混合信号 IC 供应商，他们采用了可编程器件（微控制器、微处理器，甚至 FPGA）并针对该应用对其进行了增强。示例包括德州仪器、意法半导体和英飞凌。
2) 专注于运动控制的专业 IC 和电路板/模块供应商，其产品主要针对此应用进行预编程。这些供应商坚持认为他们拥有额外的专业知识、实践经验以及客户联系和经验。Performance Motion Devices 就是这样的供应商之一。
3) 板卡和模块，包括运动控制 IC 内核以及用于系统和监控处理器 I/O 以及通信链路、电机驱动器和其他电机相关功能的外围功能；此类供应商之一是 Trinamic Motion Control GmbH。
每个类别中的代表性产品显示了它们的相似之处、不同之处和重叠之处：
1) 德州仪器 (TI) 拥有 TMS320F28002x 系列实时微控制器，针对电机的实时控制进行了优化。它包括一个 32 位 100 MHz DSP 内核、一个 IEEE 754 浮点单元 (FPU)、支持快速整数除法 (FINTDIV)、一个三角数学单元 (TMU)，并支持非线性比例积分微分 (NLPID) ) 控制，以及各种定时器和音序器。
为支持该系列，TI 为BLDC 电机控制器提供了TIDA-00143参考设计，旨在驱动 60 W/5 A 范围内的电机（图 1 和图 2）。电机的命令和状态可以通过标准 JTAG 连接器或 PWM 输入和输出信号进行通信。用户还可以通过 JTAG 连接器对微控制器重新编程，从而可以针对各种应用进行定制。
图 1：用于 BLDC 电机控制器的 TIDA-00143 参考设计除核心处理器外还包括许多必要的支持组件。（图片：德州仪器）
图 2：TIDA-00143 参考设计的用户可以通过集成 JTAG 连接访问和自定义操作。（图片：德州仪器）
对于这样的参考设计，仅靠硬件是不够的。TI 提供了他们的 MotorWare™ 软件和文档包，使设计人员能够开发用于传感器和无传感器 BLDC 电机以及 FOC 控制的软件。在算法和功能中，它可以实现速度和扭矩控制、各种配置文件、初始位置检测以及高级速度和位置控制器调整。一方面，该解决方案提供了相当大的灵活性；另一方面，用户必须投入时间和精力开发最终设计（硬件和软件）并将其与应用程序相匹配。
2) Performance Motion Devices 等供应商专门从事运动控制 IC 和子系统，提供 IC、模块和 PC 卡。他们的 Juno 系列是用于无刷直流、有刷直流和步进电机的速度和扭矩控制 IC 系列（图 3）。在众多功能中，这些紧凑型电机控制 IC 提供完整的四象限控制、直接正交编码器输入、配置文件生成和高级数字 = 电流控制。
图 3：Juno 运动处理器系列具有用于无刷直流、有刷直流和步进电机的速度和扭矩控制 IC。（图片：性能运动设备）
Juno IC 提供电机换向、微步生成、脉冲和方向、内部轮廓生成等，具体取决于被控制的电机类型。Juno IC 与外部桥式开关放大器接口，并使用 Performance Motion Device 的专有电流和开关信号技术实现超平稳运行。一个特殊的外部控制回路允许广泛的电机相关控制应用，包括压力、流量和温度控制。
他们的 Pro-Motion 应用程序包是一种先进的、基于 Windows 的锻炼程序，可与 Juno IC 以及其他运动控制 IC、模块和卡一起使用（图 4）。它可以与他们的 C-Motion 一起使用，以获得完整、易于使用的运动编程语言，其中包括一个包含实现所需运动设计要求所需的所有代码的源库。使用此 IC 和应用支持需要对电路的了解相对较少，并且支持专注于预期最终用途的特性。
图 4：Pro-Motion 应用程序包支持 Juno 系列 IC 以及其他运动控制 IC、模块和卡（图片：Performance Motion Devices）
3) 对于作为模块的完整 PC 板，TRINAMIC Motion Control 具有带有集成运动控制的 TMCM-1321 单轴伺服控制器/驱动器模块（图 5）。该模块的尺寸仅为 28 × 28 平方毫米，高 20 毫米（图 6），使机器人和自动化设备中的两相双极步进电机能够优化轴的速度和同步。
图 5：具有集成运动控制的 TMCM-1321 单轴伺服控制器/驱动器模块包括许多专门针对其工业终端应用的特性和功能。（图片：Trinamic 运动控制）
图 6：TMCM-1321 的小巧尺寸使其非常适合高密度嵌入式情况。（图片：Trinamic 运动控制）
TMCM-1321 模块具有线性斜坡、其专有的 Six-Point™ 斜坡以及先进的 S 形斜坡以加快有效传输时间。闭环技术使用直接反馈自动减少多达 75% 的功率损耗。它还包括用于紧急停止开关等所需功能的直接数字 I/O 连接。
鉴于可用的运动控制产品种类繁多，以及每种类型中的许多特定供应商和产品选择，设计师几乎可以拥有太多的好东西。显然，在寻求做出“正确”选择时考虑许多因素是至关重要的。其中包括运动控制方面的内部专业知识、应用的独特性、上市时间、成本、可用工具、供应商应用资源、“制造”与“购买”解决方案的偏好以及对整个运动控制系统进行建模的能力，包括电机及其负载的信心和保真度（通常是设计中最困难的部分）。
本文研究了运动控制和轮廓轨迹以及可用硬件和软件的可用类别，其中介绍了运动控制市场中提供的特定方法。对于任何工作人员来说，这是一个繁忙而充满活力的地区。