現(xiàn)代控制理論是本科生和研究生的基礎(chǔ)課程，也是學(xué)術(shù)研究者的活躍領(lǐng)域。從本質(zhì)而言，控制理論就是高度理論化、抽象以及復(fù)雜的，同時(shí)還要求學(xué)生有堅(jiān)實(shí)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。為了達(dá)到極佳的教學(xué)效果，一個(gè)可以讓學(xué)生們進(jìn)行模擬與實(shí)驗(yàn)的平臺(tái)至關(guān)重要。

對(duì)于這個(gè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，理論上需要可擴(kuò)展性，以滿足更高的研究需求。按照以往的經(jīng)驗(yàn)，這往往意味著使用更加昂貴以及更剛性，更不直觀的設(shè)備。Wollongong大學(xué)(UOW)工程與信息系的研究員Phil Commins博士，多年來(lái)一直在努力尋找這樣一個(gè)理想的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，直到他聽說(shuō)ANCA Motion的AMD2000伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。

“傳統(tǒng)上，實(shí)驗(yàn)平臺(tái)必須包括一套完整的設(shè)備，包括直流刷電機(jī)、電機(jī)放大器、模擬控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和運(yùn)動(dòng)控制器”，Commins博士表示，“傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)有很多問題。首先，學(xué)生以及研究人員很難在實(shí)時(shí)性目標(biāo)中測(cè)試他們的算法。其次，作為一個(gè)純粹的模擬控制系統(tǒng)學(xué)生們無(wú)法體驗(yàn)與現(xiàn)代數(shù)字控制系統(tǒng)相關(guān)的量化問題。另外，測(cè)試不同的負(fù)載條件，在傳統(tǒng)的系統(tǒng)中你必須要物理地改變機(jī)械負(fù)荷，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)系統(tǒng)通常由很多設(shè)備組成，這意味著不僅很麻煩而且相當(dāng)耗時(shí)。它會(huì)變得非常昂貴且不可攜帶，不適合實(shí)驗(yàn)室的要求。

2015年，ANCA Motion發(fā)布了最新一代的AMD2000伺服驅(qū)動(dòng)。伺服驅(qū)動(dòng)的尺寸緊湊，減少了昂貴的柜內(nèi)空間，同時(shí)又絲毫不影響ANCA Motion發(fā)揮最先進(jìn)的技術(shù)?；贓therCAT?的現(xiàn)場(chǎng)總線通信實(shí)現(xiàn)了簡(jiǎn)單和高效的實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)控制。驅(qū)動(dòng)自帶I/O滿足了可能存在的價(jià)格昂貴的遠(yuǎn)程I/O模塊的需求。AMD 2000驅(qū)動(dòng)器包含了一個(gè)已驗(yàn)證的安全關(guān)斷（STO），可滿足安全功能并簡(jiǎn)化安全系統(tǒng)。

Commins博士確信，AMD2000伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)滿足他的要求，并同意與ANCA Motion合作，以提供先進(jìn)的控制系統(tǒng)供教育與研究為目標(biāo)，開發(fā)基于AMD2000驅(qū)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)。該平臺(tái)由一對(duì)伺服電機(jī)連接在一起，每個(gè)電機(jī)都由AMD2000 3A系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)。在兩臺(tái)電機(jī)之間，其中一臺(tái)模擬一個(gè)可編程的負(fù)載，另一臺(tái)在控制模式下工作(例如速度或位置)。基于實(shí)時(shí)的EtherCAT?通信，學(xué)生和研究人員運(yùn)行Mathworks模擬實(shí)時(shí)目標(biāo)，并與驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行通信。這使得學(xué)生和研究人員可以嘗試各種控制模型，如PID和MPC控制，數(shù)字濾波器和基于觀察器的控制，與此同時(shí)可使用工業(yè)伺服驅(qū)動(dòng)和伺服電機(jī)的結(jié)構(gòu)。

圖1:UOW的實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)(從左到右:模擬實(shí)時(shí)目標(biāo)的計(jì)算機(jī)，由兩臺(tái)AMD2000伺服驅(qū)動(dòng)控制的軸與軸相連伺服電機(jī)，計(jì)算機(jī)運(yùn)行模擬模型)

“新的基于AMD2000的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)由于被引入而已經(jīng)被學(xué)生和研究人員廣泛接受?！盋ommins博士說(shuō)，“純數(shù)字系統(tǒng)將學(xué)生處在真實(shí)工業(yè)環(huán)境中，如量化噪聲，同時(shí)也避免了在使用模擬控制系統(tǒng)時(shí)經(jīng)常遇到的電氣噪聲和局限性等問題，可使研究員更專注于教育與研究?！?/p>

“AMD2000平臺(tái)的一大優(yōu)點(diǎn)是，我們可以使用單臺(tái)電機(jī)來(lái)模擬各種負(fù)載條件，包括線性和非線性動(dòng)態(tài)負(fù)載，在一個(gè)安全且可重復(fù)的環(huán)境中，而無(wú)需物理上改變測(cè)試平臺(tái)。”Commins博士指出，“得益于系統(tǒng)的豐富功能可以集成在緊湊包裝中，我們能夠讓這個(gè)平臺(tái)便于攜帶，而且成本更低。所有這些因素都使其成為實(shí)驗(yàn)室使用的理想解決方案”

Commins博士與UOW大學(xué)正在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上繼續(xù)開發(fā)課程模塊，用于課堂教學(xué)和學(xué)術(shù)研究。

作為一家為客戶提供靈活的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和制造商，ANCA ?Motion公司將繼續(xù)提供創(chuàng)新的產(chǎn)品和解決方案，以支持客戶不斷的取得成功。

ANCA Motion設(shè)計(jì)和制造柔性控制系統(tǒng)，專門為CNC機(jī)床提供高精度的解決方案。我們將硬件和軟件調(diào)整以滿足OEM廠商的嚴(yán)格要求，提供解決方案，使客戶具有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。我們?cè)诋a(chǎn)品生命周期中不斷的支持和創(chuàng)新使我們能夠提供世界級(jí)的產(chǎn)品和服務(wù)。

Wollongong大學(xué)是一個(gè)位于澳大利亞新南威爾士州的國(guó)際化校園和地區(qū)學(xué)習(xí)中心。作為一所研究密集型的大學(xué)，它在各種學(xué)科的學(xué)習(xí)環(huán)境中享有盛譽(yù)。