運動控制器歷經(jīng)分立電子元件、集成電路(包括小、中、大、超大規(guī)模集成電路)，直至微控制器的出現(xiàn)，使運動控制器發(fā)生了質(zhì)的飛躍——由硬件電路發(fā)展到軟件控制。運動控制器也隨之進入了全數(shù)字化控制的新階段。

基于模擬電路運動控制器

　　早期的運動控制器一般采用運算放大器等分立元件，以模擬電路硬接線方式構成。

　　這種運動控制器具有以下優(yōu)點:

　?、賹斎胄盘栠M行實時處理，沒有附加延時，響應速度快;

　?、谟捎诓捎糜步泳€方式可實現(xiàn)無限的采樣頻率，因此控制器的精度較高且具有較大的帶寬。

　　但是，模擬控制系統(tǒng)與數(shù)字控制系統(tǒng)相比，也有明顯的缺點:

　?、倮匣铜h(huán)境溫度的變化對構成系統(tǒng)的元器件的參數(shù)影響很大;

　　②構成模擬系統(tǒng)需要的元器件較多，增加了系統(tǒng)的復雜性，Z終使系統(tǒng)的可靠性降低;

　?、塾捎诓捎糜步泳€，系統(tǒng)設計安裝完成后，幾乎不可能修改系統(tǒng)的功能;

　?、苁芟到y(tǒng)規(guī)模的限制，很難實現(xiàn)運算量大、精度高、性能更先進的復雜控制算法。

　　目前在一些早期的系統(tǒng)和功能簡單的系統(tǒng)中仍然采用這種運動控制器。

基于微控制單元運動控制器

　　微控制單元(MCU，即單片計算機)將CPU、RAM、ROM或EPROM、CTC、I/O等集成在一塊芯片上，具有集成度高、速度快、功耗低、抗干擾能力強、重量輕、體積小、功能強、價格低等諸多優(yōu)點，并且微控制單元的功能愈來愈強，因而目前使用微控制單元為核心構成運動控制器非常普遍。

　　這種運動控制器具有以下優(yōu)點:

　?、倌M電路實現(xiàn)邏輯控制需要許多分立電子元件，而在微控制單元中絕大多數(shù)控制邏輯可采用軟件來實現(xiàn)，使電路更簡單;

　?、谖⒖刂茊卧哂写笕萘康拇鎯ζ骱洼^強的邏輯功能，運算速度快、精度高，因此可以實現(xiàn)較復雜的控制運算;

　?、塾捎谖⒖刂茊卧目刂品绞街饕ㄟ^軟件來實現(xiàn)，需要改變控制規(guī)律時只需修改相應的軟件即可，因而具有較強的靈活性和適應性;

　　④由于數(shù)字控制系統(tǒng)中一般不會出現(xiàn)模擬電路中的零點漂移問題，且控制器的字長一般可保證足夠的控制精度，因而具有較高的控制精度;

　?、菘稍O計友好的人機界面，實現(xiàn)多機聯(lián)網(wǎng)工作。

　　但是，由于—般微控制單元集成度較低，片上不具備運動控制系統(tǒng)所需要的專用外設，使以微控制單元為核心的運動控制器仍然需要較多的周邊元器件，如要加上存儲器、編碼器信號處理及D/A轉(zhuǎn)換電路等，軟硬件設計的工作量較大，并增加了系統(tǒng)硬件的復雜性，降低了系統(tǒng)的可靠性。

　　同時，由于微控制單元一般采用馮-諾依曼總線結(jié)構，使處理速度和能力有限，難以實現(xiàn)先進控制算法和滿足運算量較大的實時信號處理的需要，不適用于高精度、高速度控制場合，只能應用在低速點位控制和對軌跡要求不高的輪廓運動控制場合。

基于可編程邏輯控制器

　　可編程邏輯控制器(PLC)是以微處理器為基礎，在硬件接線邏輯控制技術和計算機技術的基礎上發(fā)展起來的。它是將計算機技術與自動控制技術綜合為一體的工業(yè)控制產(chǎn)品，由ZY處理單元(CPU)、存儲器、輸入/輸出單元(I/O)、電源、編程器等組成，是專為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計的一種工業(yè)控制計算機。

　　可編程邏輯控制器一般都具有脈沖輸出功能，以它作為運動控制器，可以控制接收脈沖和方向信號工作的電機，如步進電機和數(shù)字式交流伺服電機等。這種運動控制器具有體積小、可靠性高，通用性強，成本較低，軟、硬件開發(fā)周期短，安裝維護簡便，在工業(yè)現(xiàn)場抗干擾能力強等優(yōu)點。

　　但由于PLC是以循環(huán)掃描方式工作，即每一次狀態(tài)變化需要一個掃描周期，其掃描周期一般在幾毫秒至幾十毫秒之間。由于受到PLC工作方式的限制以及掃描周期的影響，被控制電機不能在高頻下工作，轉(zhuǎn)速較慢，且不能實現(xiàn)復雜的運動關系，故一般只應用在點位控制和單軸運動控制等場合。

基于通用計算機的運動控制器

　　在通用計算機上，利用高級語言編制相關的控制軟件，配合與計算機進行信號交換的通信接口板和驅(qū)動電機的電路板，構成一個運動控制器。

　　這種實現(xiàn)方法利用計算機的高速度、強大運算能力和方便的編程環(huán)境，可以實現(xiàn)高性能、高精度、復雜的控制算法，并且控制軟件的修改也很方便。但是，由于通用計算機本身的限制，難以實現(xiàn)實時性要求高的信號處理算法;同時，系統(tǒng)體積過大，難以應用于工業(yè)現(xiàn)場。因此，這種實現(xiàn)方法一般用作上位機，與下層的實時系統(tǒng)一起構成兩級或多級運動控制器。

基于專用運動控制芯片

　　基于專用運動控制芯片的運動控制器是將實現(xiàn)電機控制所需的各種邏輯功能做在一塊專用集成電路內(nèi)，并提供一些專用的控制指令，同時具有一些諸如限位開關、零位開關處理、電機使能、報警等必須的輔助功能，使用戶的軟件設計工作減少到Z小程度。

　　對于伺服電機，用一個芯片即完成速度曲線規(guī)劃、PID伺服控制算法、編碼器信號的處理等多種功能。一些需要用戶經(jīng)常更改的參數(shù)如電機位置、速度、加速度、PID參數(shù)等均在芯片內(nèi)部的RAM區(qū)內(nèi)，可由計算機用指令很方便地修改。這種方法具有系統(tǒng)使用元件少、集成度高、可靠性好等優(yōu)點，同時又保持了模擬控制系統(tǒng)的快速響應能力。專用運動控制芯片價格便宜，使系統(tǒng)成本較低。

　　但由于受專用運動控制芯片本身的限制，這種方法也有一些缺點:

　?、贋榱吮ＷC較高的系統(tǒng)響應速度而將軟件算法固化在芯片內(nèi)部，降低了系統(tǒng)的靈活性，不具有擴展能力;

　?、谑苄酒谱鞴に嚨南拗?，現(xiàn)有的芯片很難實現(xiàn)復雜的控制算法和功能;

　?、塾脩舨荒軐π酒M行編程，很難實現(xiàn)系統(tǒng)的升級;

　?、苡捎谛酒旧硭惴ǖ南拗?，系統(tǒng)的控制精度較低，難以實現(xiàn)高性能、高精度的應用場合。

基于數(shù)字信號處理器的運動控制器

　　數(shù)字信號處理器(DSP)是微處理器的一種，隨著運動控制器領域?qū)η度胧紻SP控制器的市場需求的不斷增大，DSP廠商為此推出各種運動控制器專用DSP，且成本不斷下降，因此數(shù)字信號處理器是單片機的理想替代品，采用DSP芯片為核心來實現(xiàn)電機的運動控制器已經(jīng)是一個必然趨勢。

　　由于DSP的高速運算能力使很多復雜的控制算法和功能都得以實現(xiàn)，且DSP將實時處理能力和控制的外設功能集于一身，基于DSP構成的運動控制器是一個單片系統(tǒng)，大幅度減少了外部元器件的數(shù)量，增加了系統(tǒng)的可靠性;同時，由于各種性能通過軟件編程來實現(xiàn)，系統(tǒng)開放性、擴展性、維護性都很好。

　　這種方法的優(yōu)點是:

　?、賹斎牒头答佇盘柕奶幚砜梢韵肼曃廴净虿痪_的數(shù)據(jù)，從而可以去掉昂貴或不可靠的傳感器;

　?、谠趯崿F(xiàn)特殊輸入軌跡時，應用微處理器的控制經(jīng)常是通過查表產(chǎn)生控制輸入，DSP可以用專門的函數(shù)和算法代替這些表和插補過程，因而可以使用更加復雜的多變量函數(shù)，減少對存儲器的要求，提供Zyou的函數(shù)，且系統(tǒng)運行更加平穩(wěn)，能耗更低，并提高驅(qū)動裝置的可靠性;

　　③DSP能實時實現(xiàn)許多先進的復雜控制算法，如自適應和Zyou多變量控制、重復控制、學習算法、神經(jīng)網(wǎng)絡、遺傳算法、模糊邏輯控制和其它控制方法都可以借助DSP的速度和性能得以實時實現(xiàn);

　?、苓\動控制系統(tǒng)通常用PWM技術控制開關功率整流器，而通過DSP來實現(xiàn)產(chǎn)生PWM和電子換向可以去掉D/A轉(zhuǎn)換器，因而與電流驅(qū)動的雙極功率晶體管相比，減少了元件數(shù)目以及功耗和驅(qū)動系統(tǒng)的體積，這種方法提高了供給電壓的利用率，同時降低了電動機電流中的諧波分量;

　?、菰谶\動控制系統(tǒng)中系統(tǒng)運行中的故障診斷和處理是處理器的重要任務之一，而DSP能夠方便地實現(xiàn)實時監(jiān)控，且DSP除了作為數(shù)字控制器之外，還可以用來處理非控制問題，包括與上位主機的通信、數(shù)字濾波和數(shù)據(jù)總線控制協(xié)議等。