定位控制是指當(dāng)控制器按照控制要求發(fā)出控制指令，將被控對象的位置按指定速度完成指定方向上的指定位移，即在一定時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定停止在預(yù)定的目標(biāo)點(diǎn)處。定位控制是運(yùn)動(dòng)量控制的一種，又稱位置控制、點(diǎn)位控制。定位控制系統(tǒng)即實(shí)現(xiàn)定位控制的系統(tǒng)。 [1] 

目前定位控制技術(shù)的發(fā)展過程中，定位控制方式的改善提高是以檢測技術(shù)的提高而提高的，從而定位控制算法成為定位控制技術(shù)的關(guān)鍵，是高精度定位的關(guān)鍵基礎(chǔ)。

工業(yè)上的 PLC 和變頻控制結(jié)合的控制方法，應(yīng)用較早，主要通過編碼器采集位置信號，控制器將采集的位置信號與設(shè)定的位置進(jìn)行比較，通過變頻器控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而實(shí)現(xiàn)預(yù)設(shè)的位置的準(zhǔn)確定位。PLC 和伺服控制的控制方法除了有速度控制環(huán)之外，還有電流環(huán)、位置環(huán)，運(yùn)行效率、定位精度進(jìn)一步提高。

以嵌入式為基礎(chǔ)的FPGA 主控制器的定位控制，是在芯片上進(jìn)行編寫程序，實(shí)現(xiàn)對電機(jī)的正反轉(zhuǎn)、調(diào)速及定位控制。專用控制軟件的定位控制，是在 Visual Studio.NET 等軟件工具平臺上編寫上位機(jī)管理軟件，其中包括相應(yīng)的控制程序。運(yùn)動(dòng)控制卡或PLC作為下位機(jī)，交流伺服系統(tǒng)作為運(yùn)動(dòng)控制的執(zhí)行部件，組成了開放式的定位控制系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)開發(fā)周期短、精度高、開放性好、人機(jī)界面友好。 [2] 

近年來，計(jì)算機(jī)技術(shù)己滲透到各個(gè)學(xué)科領(lǐng)域，有力地推動(dòng)著定位控制技術(shù)的發(fā)展， 目前，美國、同本、德國、韓國等國家的定位控制技術(shù)較領(lǐng)先，它們也相繼推出了一系列定位控制器。如美國的GALIL公司，自1983年成立之日起，專門致力于精密運(yùn)動(dòng)控制器的開發(fā)。現(xiàn)己被世界公認(rèn)為運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域的先驅(qū)及領(lǐng)導(dǎo)者。它開發(fā)的運(yùn)動(dòng)控制器采用32位微處理器，可以實(shí)現(xiàn)多種運(yùn)動(dòng)控制方式，定位精度可達(dá)±0.01mm，控制軸數(shù)可以實(shí)現(xiàn)1～8軸任選。同本在這方面技術(shù)也是領(lǐng)先的，如它們開發(fā)的DS-S(Slider type)型定位控制器，采用交流伺服電機(jī)，在保證最高速度330mm/sec下，重復(fù)定位精度可達(dá)±0.02mm。德國的費(fèi)斯托(FESTO)公司也推出了它們的定位控制器，可以實(shí)現(xiàn)多軸、多點(diǎn)精確定位控制。另外，韓國inCOM技術(shù)公司通用定位控制器Robo系列也是目前性能較好的定位控制器之一。

目前國內(nèi)許多單位都在從事定位控制方面的研究工作，并取得了階段性的成果。但是，對于高速、高精度伺服定位控制技術(shù)方面，較國外還有較大的差距。推出的一些定位控制器，模擬伺服系統(tǒng)較多，且體系結(jié)構(gòu)不夠開放，用戶接口不夠完善，部分還只是停留在專用性上，不適合批量生產(chǎn)。從目前看，我國雖然擁有巨大市場潛力，但致力于這方面研究的人員卻較少，且全數(shù)字伺服系統(tǒng)總體上還處于研發(fā)初期階段。

開環(huán)位置伺服系統(tǒng)是一種沒有位置反饋的位置控制系統(tǒng)。它的伺服機(jī)構(gòu)按照指令裝置發(fā)來的位置移動(dòng)指令，驅(qū)動(dòng)機(jī)械作相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)，但并不對機(jī)械的實(shí)際位移量或轉(zhuǎn)角進(jìn)行檢測，從而也無法將其與指令值進(jìn)行比較。它的位置控制精度只能靠執(zhí)行機(jī)構(gòu)本身的轉(zhuǎn)動(dòng)精度來保證。

與開環(huán)位置伺服系統(tǒng)不同，半閉環(huán)位置控制系統(tǒng)是具有位置檢測反饋的閉環(huán)控制系統(tǒng)。它的位置檢測器與伺服電動(dòng)機(jī)同軸相連，可通過它直接測出電動(dòng)機(jī)軸旋轉(zhuǎn)的角位移，進(jìn)而推知當(dāng)前執(zhí)行機(jī)械(如工作臺)的實(shí)際位移。由于位置檢測器不是直接裝在執(zhí)行機(jī)械上，位置閉環(huán)只能控制到電機(jī)軸為止，所以稱之為半閉環(huán)，它只能間接地檢知當(dāng)前的位置信息，且也難以隨時(shí)修正或消除因電動(dòng)機(jī)軸與傳動(dòng)鏈誤差引起的位置誤差。半閉環(huán)位置伺服系統(tǒng)一般采用伺服電動(dòng)機(jī)(交流伺服電動(dòng)機(jī)或直流電動(dòng)機(jī))作為執(zhí)行電動(dòng)機(jī)。伺服電動(dòng)機(jī)與普通電動(dòng)機(jī)相比，具有調(diào)速范圍寬和短時(shí)輸出力矩大的特點(diǎn)，這樣，系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)不必再為保證低速性能和增大力矩添置減速齒輪，而可將電動(dòng)機(jī)軸與絲杠直接相連，使傳動(dòng)鏈誤差與非線性誤差大大減小。另外，系統(tǒng)還可以采用節(jié)距誤差補(bǔ)償與間隙補(bǔ)償?shù)姆椒▉硖岣呖刂凭取４嬷粡?qiáng)調(diào)重復(fù)定位精度的場合，工作臺的誤差也可以得到解決。

它將位置檢測器直接安裝在工作臺從而可以獲得在工作臺實(shí)際移動(dòng)的精確信息，通過反饋閉環(huán)實(shí)現(xiàn)高精度的位置控制。從理論上說，這是一種最理想的位置伺服控制方案。但是，在實(shí)際的系統(tǒng)中卻很少采用，主要是因?yàn)楫?dāng)時(shí)采用全閉環(huán)時(shí)，工作臺本身的機(jī)減傳動(dòng)鏈也被包含在位置閉環(huán)中，伺服的電氣自動(dòng)控制部分和執(zhí)行機(jī)械不再相對獨(dú)立，傳動(dòng)的間隙、摩擦特性的非線性、傳動(dòng)鏈的剛度等都將影響控制系統(tǒng)的穩(wěn)定，使系統(tǒng)容易產(chǎn)生機(jī)電共振和低速爬行。同時(shí)，工作臺上的負(fù)載變化也會(huì)對系統(tǒng)產(chǎn)生影響，給系統(tǒng)的整定造成困難。此外，由于工作臺被包含在位置閉環(huán)內(nèi)，位置控制器的設(shè)計(jì)就得考慮這部分機(jī)械的傳輸特性。工作臺不同，機(jī)械的傳輸特性也有差異，這就給全閉上不位置伺服系統(tǒng)的通用性設(shè)計(jì)帶來困難，也不利于降低成本。

人們指出一種混合結(jié)構(gòu)的位置伺服系統(tǒng)方案。系統(tǒng)中同時(shí)存在半閉環(huán)和全閉環(huán)。系統(tǒng)工作時(shí)，半閉環(huán)起主要控制作用。由于半閉環(huán)中電氣自動(dòng)控制部分與執(zhí)行機(jī)械相對獨(dú)立，可以采用較高的位置增益，使系統(tǒng)易整定、響應(yīng)快、跟蹤誤差小；而全閉環(huán)只用于穩(wěn)態(tài)誤差補(bǔ)償，位置增益可選得較低以保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。兩者相結(jié)合可最后獲得較高的位置控制精度和跟蹤速度。由于系統(tǒng)中同時(shí)存在兩個(gè)閉環(huán)，使系統(tǒng)的控制復(fù)雜程度大大增加，它們之間的配合、增益調(diào)整等都必須仔細(xì)整定，位置伺服系統(tǒng)也因之不再具有通用性。 [3] 

定位控制技術(shù)是適應(yīng)現(xiàn)代高科技需要而發(fā)展起來的先進(jìn)控制技術(shù)，是高科技產(chǎn)品開發(fā)過程中不可或缺的關(guān)鍵手段，它應(yīng)用現(xiàn)代電子、傳感技術(shù)及計(jì)算機(jī)等高新技術(shù)，并綜合應(yīng)用了機(jī)械技術(shù)發(fā)展的新成果，不管是在民用工業(yè)，還是在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中都有著極其廣泛的應(yīng)用前景。如機(jī)床定位、精密醫(yī)療器械、計(jì)算機(jī)硬盤定位系統(tǒng)、紡織、自動(dòng)貼片等。現(xiàn)階段，作為定位控制領(lǐng)域中一個(gè)關(guān)鍵性技術(shù)難題．高精度定位，引起了各個(gè)國家的高度重視。定位控制技術(shù)作為現(xiàn)代高科技的重要組成部分．又推動(dòng)著自動(dòng)化生產(chǎn)、計(jì)算機(jī)、材料加工、醫(yī)療、紡織等相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展。因此，定位控制技術(shù)已成為國家科學(xué)技術(shù)的重要組成部分，它也是衡量一個(gè)國家科學(xué)技術(shù)水平的重要標(biāo)志。