电机控制器和放大器如何控制这些电机？

通信

如何控制这些电机。每个电机通常都称为“轴”，因此8轴电机控制器最多可控制8个电机。电机控制中使用了两种不同的组件，人们经常互换使用这些术语。

放大器（放大器）或驱动器
这是实际使电机旋转并且（通常）包含FET以允许运动发生的模块。这是需要评定您将使用旋转电机的功率的部件。您可以购买许多类型的放大器，每种电机类型（无刷，步进等）通常需要不同类型的放大器。一个值得注意的例外是许多无刷电机放大器通常可以配置为控制有刷直流电机。对于无刷电机，霍尔传感器通常连接到放大器。
发出电机命令有两种类型的放大器输入。
类似物 - 驱动器采用模拟输入信号来确定电机的速度。为了改变方向，一些放大器将具有需要设置的单独方向位或者将需要负模拟电压。
数字 - 数字放大器通常使用更高级别的协议并接受命令。可以数字方式发出的命令通常比模拟驱动器更先进。与数字放大器通信的一些常用协议包括串行，CAN和etherCAT。数字放大器通常也可以接受模拟信号。

调节器
这是告诉放大器做什么的设备。通常编码器或其他反馈设备将进入控制器，然后控制器可以命令放大器进行所需的位置，速度或转矩控制。通常可以使用其他更先进的控制器，这些控制器依赖于各种输入，条件和预定的运动。可以连接到控制器的一些示例是辅助编码器，制动器和限位开关。

混合动力
有许多设备将放大器和控制器组合成一个集成单元。我们将在下面更详细地讨论这些。许多集成控制器和放大器还具有控制外部放大器的输出。

在电机控制系统中，有两种高级架构。第一种是分布式系统，其中每个电动机放大器仅控制单个电动机并且可以放置在该电动机附近。第二种类型是集中式系统，其中所有电机控制决策和放大器都在一个位置。和其他一切一样，混合选项很常见。在混合选项中，每个电机都有一个单独的放大器/控制器，然后是一个单独的更高级别的计算机/控制器，用于控制轴之间的协调（记住轴=电机）。不同架构之间的一些决定因素是：

简单性 - 集中选项通常更容易编程和协调各轴之间的运动。在集中模式中，如果计算机命令驱动电弧或高电平运动，则集中控制器可以确定每个电机的命令。拥有一个中央控制器可让每个运动轴知道另一个轴正在做什么。它还可以使集成故障保险箱更容易。

接线 - 这通常是分布式选项获胜的地方。在集中式选项中，如果您使用霍尔传感器和编码器控制无刷电机，则可以使用3根高功率电线和8根（5根用于编码器，3根用于霍尔传感器）需要布线的低功率电线。在分布式系统中，您可能只有2条高功率线和2条数据线（例如CAN总线）可以在每个放大器之间跳转（总线配置而不是星形拓扑）。如果您有辅助编码器，限位开关等，则集中选项的线数会变得更糟，而分布式选项保持不变。如果您尝试最小化关节中的线数或通过机器人运行，则分布式选项是明显的赢家。

卷 - 在集中式系统中，您通常需要安装一个大块。在分布式选项中，总体积可能会增加，但是它可以在多个块中移动，可以在机器人周围移动并独立放置。对于任何一种方法，这都不是专业或不同的，您需要确定哪个更重要的是您的系统。

散热 - 电机放大器通常需要散热到金属（导热）表面。与上面的体积考虑类似，在哪里可以更容易地在机器人中获得更多的散热表面。

在完成所有这些之后，我们可以讨论各种硬件选项。这远非详尽无遗，而是反映了我所使用的以及那里的大公司。我展示的图像也是外形尺寸的一个例子，许多制造商的控制器有多种形状因子，包括安装在板上的控制器。  集中式架构系统
加利尔电机控制

当我需要一个集中控制器时，Galil电机控制器是我的首选。41×3允许您将最多8轴运动连接到单个控制器。要开始选择控制器板以及所需的轴数。一旦你有了不同的板/放大器可以连接到控制器板，允许您控制不同类型的电机（高达750W）或获得更多的I / O. 如果您不想使用他们的放大器，您可以将此控制器与下面的许多模拟放大器配合使用。控制器根据您选择的型号提供多种模拟和数字输入和输出。您还可以将一个并联稳压器集成到控制器中，这是一个很棒的功能。

免费的基于Windows的用户界面非常简单，但我喜欢它。它显示了不同变量（速度，故障等）的状态，为您提供了代码编辑器，以及用于键入命令的终端。命令非常简单。例如，要启动电机，您可以键入“BG”以在所有轴上开始运动，或者键入“BGA”以在轴A上开始运动。该界面允许您上传控制器上运行的代码，这是一个非常有价值的功能。

为它编写Linux驱动程序非常简单，因为它是基本的ASCII命令。他们还提供可以从Windows，Mac OSX和Linux使用的代码，以便开始开发，但我还没有使用他们的代码。

Galil的最大缺点是它如何处理错误。我已经看到很多情况下轴会出错并使用保存的错误变量我们无法确定发生了什么。其他烦人的事情是代码中的注释会影响时序，代码中的变量名必须少于8个字符。当代码失败时，您现在经常会知道它失败的原因，您需要自己跟踪它。变量名称超过8个字符会导致我的几个程序失败并要求我花时间调试。Galil缺少的另一个方法是确定无刷电机接线是否正确的好方法。制造电机和控制器的每家公司对哪个阶段都有不同的看法。在Galil上获得正确的组合通常需要一些试验和错误。

该加利尔学习中心也不错，你应该看一些影片。

  分布式架构系统
Elmo电机控制器 Elmo电机控制器是一个大型控制器系列，带有集成放大器，可以适应许多不同的输入电压和工作功率。它们具有12V至780V的控制器和可处理65KW的控制器。驱动器几乎可以接受任何类型的接口和反馈类型。主要有三种控制方式; simpleIQ，ExtrIQ（坚固版）和黄金（更快，更多反馈选项，并支持etherCat）。如果你想使用Elmo集中控制器，你可以使用一个Maestro控制器（我使用了Maestro的早期型号，它具有可靠性和速度问题）。每个控制器还有几个模拟和数字IO（同样基于您选择的型号）。

我不确定营销类型如何或为何选择将驱动器命名为Whistle和Drum，而不是有意义的东西！$％## %%！

界面非常先进，允许您配置驱动器并创建程序以在驱动器中运行。Elmo驱动器有一个基于ASCII的协议，它有两个字母和一些选项。（当你使用Galil和Elmo时，这会让人感到困惑。例如，设置速度一个使用“JG”而另一个使用“JV”。）当在总线上命令多个电机时（例如使用CANopen）你需要整合CAN，这可能是一个挑战。我通常使用PCAN适配器

如果没有本机接口，将我的计算机连接到CAN总线。通过CAN总线命令电机有两种模式（我关心）。第一种允许您将CAN消息中的ASCII命令发送到RPDO（接收数据对象）。第二种方法允许您使用普通的CANopen方法直接设置。第二种选择更灵活，更快，但是第二种方法更难实现软件驱动程序。

Copley Controls点击此处查看Copley电机控制器的完整评论。

Copley是游戏中的新玩家，但我对他们的产品印象深刻。它们与Elmo非常相似，但成本稍低，前置时间通常较短。直流驱动器的输入电压为20-180V，额定功率为2.7KW。就像Elmo一样，有三类产品; 标准驱动器，plus版本和r系列坚固版本。但是，在每个类中，都有基于您想要控制的电机类型的子类。值得庆幸的是，标记类型没有创建疯狂的名称，并坚持有意义的名称。例如，“ACM-055-18”是一个accelnet（器件系列）模块（外形尺寸），输入电压范围高达55伏，峰值电流为18安培。与其他驱动器一样，每个驱动器上都有几个模拟和数字IO。

Copley界面也可以像Elmo一样复杂。您可以对控制器进行编程并在控制器中保存例程（类似于Galil和Elmo）。为Copley创建驱动程序非常好，因为您可以通过串行（RS-232）与其中一个驱动程序通信，然后该驱动程序可以将CAN命令转发给所有其他驱动程序。这为您提供了CAN的优点，简单的串行协议（我真的很喜欢这个功能！）。就像其他驱动器一样，有一个基本的ASCII协议可用于与驱动器通信。

另一件好事是Copley用于设置新轴的软件过程。虽然其他控制器具有此功能，但我喜欢Copley是最好的。它有一个自动检测无刷电机的哪个阶段的过程，并且通常可以告诉你如何根据需要修复相位（还有一个如何连接普通电机的列表。它还有一个自动调谐模块似乎工作得很好。

他们实施CANopen的文档非常糟糕。

  放大器（一些带有简单的控制器）
这些放大器中的一些仅采用霍尔传感器，人们通常会尝试基于此来换向电机。但是，如果您需要可靠的位置和/或速度控制，您仍然需要一个编码器进入您的控制器。

JR Kerr（数字） JR Kerr电机控制器采用简单的串行ASCII协议，可以向不同类型的电机发送命令。JR Kerr控制器在总线上相互连接，可简化布线并允许放大器分布在机器人中。与本节中的许多其他放大器不同，这个放大器可以接受编码器以允许位置和速度控制。它们的工作电压为12-48VDC，最高可达6A。这些电路板通过RS-485进行通信，它们作为USB < - > RS-485适配器出售，适合放大器堆叠。

JR Kerr的一个缺点是它是一个小型操作，并且与大型制造商相比具有更高的无法供应产品的风险。

Elmo（模拟） - 这些驱动器采用+/- 10VDC控制信号，其中正值或负值决定方向。控制是基于转矩（电流）并且与输入模拟电压成比例。这些支持的唯一反馈是用于通电无刷电机的霍尔传感器。

Copley（模拟） - Copley模拟放大器与我为Copley模拟放大器写的几乎相同，但是它们具有更小的电压和电流额定值。

高级运动控制（模拟） AMC是一个很好的公司，可以从中获取模拟驱动器。它们有多种选择，有许多库存，交货时间最短。他们有一系列称为MicroZ的产品，它们是1.5“x 1.5”（漂亮和小巧）。我经常使用Galil控制器卡（没有放大器）来控制这些AMC放大器卡。它们具有可通过标准+/- 10V命令控制的驱动器，以及使用PWM信号和方向线的一系列驱动器。一些驱动器也可以接受编码器来执行速度命令和扭矩。

我有两个关于驱动器的抱怨; 首先是应该有更多的输入保护。我有一个保险丝爆炸的情况，允许线路电压增加，这导致一个换向阶段（可能是一个吹制的FET）（他们认为这是在假期之前，当大多数人回家并且他们留在电话上帮忙我处理一个RMA，所以+10为客户服务）。第二个是有几个电位器用于配置可以更好标记的放大器。

我希望你喜欢这篇文章，请在下面发表评论。我将在未来对这些硬件选择以及对机器人至关重要的分流调节器做更详细的介绍。