更新时间: 2025-08-24 09:27:20
提到高数，我们往往想到一棵高高的树上挂着很多人，没错今天我们就从运动控制应用工程师的角度去看一下我们眼里的高数。
在学校开始学习高数的时候一直在想学高数有什么用？当我从运动控制系统应用中发现数学的神奇之处的时候我豁然开朗。
提到运动，我们第一时间想到的就是位移、速度、加速度、还有加加速度（Jerk）、Snap等，他们的关系我们又会想到很多物理公式，那它们之间除了我们常用的物理公式外，还有什么关系呢？
对，这里就涉及到了高数中的微积分。
下图中使用的是2阶曲线，所以Jerk“无穷大”，软件问题这里会显示为0，我们忽略它；
通过观察曲线的规律，当速度恒定时，加速度为0，而在加减速段，加速度大小相等，方向相反。
因为加速度曲线是速度曲线的变化率，同理速度曲线是位移曲线的变化率、Jerk是加速度的变化率。
变化率对应的就是高数中的导数。
积分，速度曲线的累积就是位移。
我们忘记那复杂的公式，积分的推导要用到极限，我们只通过更简单的例子去理解。
黄色竖线时的位置为1m，速度为2m/s，我们可以观察速度和时间组成的三角形的面积是多少，答案是1。
作为运动控制应用工程师需要知其然也要知其所以然，要对控制原理以及高数有扎实的基础才能在未来的各种挑战中不断成长，以上总结不足之处，请加以指正。
...如果您想设计一个能满足用户要求的自动控制系统或者一套生产流水线的控制装置；如果您想掌握自动控制系统构造、组态设计的仿真、调试、维护的基本方法与技巧，那么请您阅读此书。
本书为自动化专业必修课程教材。本书人工程实际出发，重点讲述了自动控制系统和网络运动控制系统的构造过程、组成方法与应用技术,介绍了自动控制系统的三大件：调速器、触摸屏和PLC的连接方法；介绍了系统形成后在实际应用中所出的一些常见问题的解决方法。本书针对不同的生产工艺要求，对调速器的选择、人机界面的设计、计算机仿真调试与PROFIBUS组成的网络运动控制系统作了全面系统的介绍。
本书是作者在十多年教学与科研实践经验的基础上，结合近年来自动化控制技术的发展编写而成的。书中所提供的多数应用实例，是来自作者在自动化领域的部分最新科研成果和经验总结。
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...每个PI控制器均随附一个全面的软件包，即PISoftwareSuite。随附的用户程序支持用户对总体系统进行设置和参数设定。若要执行运动指令和额外的优化，无需进行任何额外的编程工作。可直观操作的用户界面、图形可视化和简易自动化可实现快速介绍和无故障使用。
PIMikroMove是与我们所有控制器交互的主要软件。使用此工具，可以解决许多不同的任务。
无论驱动原理或轴的数目和配置如何，都可以通过PIMikroMove明确而轻松地控制PI的所有定位系统。所有连接的控制器和轴均显示在同一个一致的图形化界面上。可以使用不同的控制器控制多个轴，并在同一窗口中使用PIMikroMove进行指令控制。使用定位板，可以通过鼠标或操纵杆控制两个或多个独立轴的运动，即使在矢量移动中同样可以。
某些功能的可用性可能取决于控制器的功能。
由于已集成到PIMikroMove中，数据记录器是一种易于操作的分析测量数据的工具。它存储来自各种数据源的数据，同时将其作为时间的函数显示并提供快速的可视化。
所有控制器均具有内部数据存储器。这使得准确存储非常快速的操作成为可能。使用PIMikroMove中的数据记录器窗口，可以轻松配置和选择数据源和触发器类型。
...运动控制系统按照有无反馈装置与反馈安装的位置，可分为三类：开环控制系统、半闭环控制系统、全闭环控制系统。
开环控制系统是数控机床中最简单的控制系统，没有反馈装置，执行元件一般为步进电机，通常称以步进电机作为执行元件的开环系统为步进式伺服系统，控制电路的主要任务是将指令脉冲转化为驱动执行元件所需要的信号。
开环控制原理较简单，但实际执行结果与给进指令之间是否存在偏差是无法确定的，故开环进给伺服系统的精度较低，速度也受到步进电动机性能的限制。但由于其结构简单，易于调整，在精度要求不太高的场合中得到较广泛的应用。
半闭环控制系统在开环控制系统的基础上，接入编码器等反馈装置，将检测到的速度信息和位置信息反馈给控制器，控制器通过算法消除进给量与反馈量的误差，从而提高了运动控制精度。
全闭环控制系统通过在加工平台上接入光栅尺等反馈装置，检测平台的实时位置信息反馈给控制器，控制器根据反馈信号随时调整发出的信号，使运动平台的误差始终控制在允许精度范围内。闭环控制系统的特点是精度较高，但系统的结构较复杂、成本高，且调试维修较难，因此适用于大型精密机床。
按照应用类型分可分为通用运动控制系统和专用运动控制系统。
...运动系统的基本概念：运动控制、伺服系统
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