CN102289217B - 一种以轴为单位模块化可重构的运动控制系统 - Google Patents

Abstract

一种以轴为单位模块化可重构的运动控制系统，至少包括运动控制器1、传感器2、驱动器3、执行器4和被控对象5。运动控制器1主要由管理框架层、功能模块框架层、功能模块层、硬件接口驱动层和硬件接口层组成；管理框架层、功能模块框架层、功能模块层和硬件接口驱动层内部的组成均以轴为基本单位，而且功能模块框架层、功能模块层和硬件接口驱动层内部的组成均可根据实际工况下的轴的运动与控制需求进行增加、裁剪和修改。本发明的有益效果是：该系统可应用于机器人、数控机床等机电一体化设备中，具有很好的开放性、互操作性、可移植性、可缩放性和可互换性，可实现以轴为单位的运动控制系统的重构，减少开发、升级成本和时间。

Description

一种以轴为单位模块化可重构的运动控制系统

技术领域

本发明涉及自动化和先进制造领域中的运动控制系统，具体涉及一种以轴为单位模块化可重构的运动控制系统。

背景技术

运动控制系统是数控机床、机器人等一类机电一体化设备中的核心部分。一个典型的运动控制系统主要由运动控制器、驱动器、执行器、传感器和被控对象组成，整个系统的运动指令和驱动信息由运动控制器发出，通过驱动器完成对执行器的驱动，因此运动控制器又是整个运动控制系统的核心。目前运动控制系统中的运动控制器控制架构正由封闭式架构向具有互操作性、可移植性、可缩放性和可互换性的开放式体系架构方向发展。国内外，已有多种商品化的开放式运动控制器，如美国Delta Tau Data Systems公司的PMAC运动控制器，国内固高公司系列控制器。

但是，这些运动控制器构成的运动控制系统结构复杂，开放程度低，互操作性、可移植性、可缩放性和可互换性等都较差，而且通常要求用户必须使用运动控制器所提供的标准功能才能进行运动控制系统的设计和二次开发，这使得运动控制系统特别是运动控制器的扩充和修改极为有限，造成用户对供应商的依赖，并难以将自己的专业技术、控制算法等集成于运动控制系统内，完成对运动控制系统的重构。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种以轴为单位模块化可重构的运动控制系统，以轴为单位进行规划、设计和数据信息管理，使得运动控制系统的结构更加开放，进而解决现有运动控制系统开放程度低，互操作性、可移植性、可缩放性和可互换性等都较差的问题，便于实现运动控制器的扩充和修改，快速实现以轴为单位的运动控制系统的重构。

为实现上述目标，本发明所采用的技术方案如下：

一种以轴为单位模块化可重构的运动控制系统，至少包括运动控制器1、传感器2、驱动器3、执行器4和被控对象5，所述的运动控制器1与驱动器3相连，所述的运动控制器1还与传感器2相连，所述的驱动器3与执行器4相连，所述的传感器2与执行器4相连，所述的执行器4与被控对象5相连，所述的运动控制器1以轴为单位产生执行器4的驱动信息，通过驱动器3驱动执行器4运动，所述的运动控制器1主要由管理框架层、功能模块框架层、功能模块层、硬件接口驱动层和硬件接口层组成；所述的管理框架层、功能模块框架层、功能模块层和硬件接口驱动层内部的组成均以轴为基本单位；

所述的管理框架层至少包括轴管理框架6；所述的功能模块框架层至少包括设定点发生器框架7、控制器框架8、测量系统框架9、执行系统框架10和扩展功能框架11；所述的功能模块层至少包括设定点发生器功能模块12、控制器功能模块13、测量系统功能模块14、执行系统功能模块15和扩展功能模块16；所述的硬件接口驱动层至少包括轴管理框架硬件接口驱动17、传感器接口驱动18和执行器接口驱动19：所述的硬件接口层至少包括轴管理框架硬件接口20、传感器接口2l和执行器接口22；

所述的轴管理框架6与设定点发生器框架7、控制器框架8、测量系统框架9、执行系统框架10、扩展功能框架11和轴管理框架硬件接口驱动17相连，主要用于对定点发生器框架7、控制器框架8、测量系统框架9、执行系统框架10、扩展功能框架11和轴管理框架硬件接口驱动17的调用与数据信息管理，以及完成设定点发生器框架7、控制器框架8、测量系统框架9、执行系统框架lO和扩展功能框架11之间的数据信息交互；

所述的设定点发生器框架7与设定点发生器功能模块12内部多个子功能模块相连，主要用于对设定点发生器功能模块12内部多个子功能模块的调用与数据信息管理，以及完成设定点发生器功能模块12内部多个子功能模块之间的数据信息交互；所述的设定点发生器功能模块12，主要用于产尘轴的设定点数据信息：

所述的控制器框架8与控制器功能模块13内部多个子功能模块相连，主要用于对控制器功能模块13内部多个子功能模块的调用与数据信息管理，以及完成控制器功能模块13内部多个子功能模块之间的数据信息交互；所述的控制器功能模块13，主要用于完成轴的闭环控制；

所述的测量系统框架9与传感器接口驱动18和测量系统功能模块14内部多个子功能模块相连，主要用于对传感器接口驱动18和测量系统功能模块14内部多个子功能模块的调用与数据信息管理，以及完成传感器接口驱动18和测量系统功能模块14内部多个子功能模块之间的数据信息交互；所述的测量系统功能模块14，主要用于完成对轴的传感器2的检测信息的处理；

所述的执行系统框架10与执行器接口驱动19和执行系统功能模块15内部多个子功能模块相连，主要用于对执行器接口驱动19和执行系统功能模块15内部多个子功能模块的调用与数据信息管理，以及完成执行器接口驱动19和执行系统功能模块15内部多个子功能之间的数据信息交互；所述的执行系统功能模块15，主要用于完成对轴的运动控制器1的驱动数据信息的处理；

所述的扩展功能框架11与扩展功能模块16内部多个子功能模块相连，主要用于对扩展功能模块16内部多个子功能模块的调用与数据信息管理，以及完成扩展功能模块16内部多个子功能模块之间的数据信息交互；所述的扩展功能模块16，主要用于完成对轴的运动控制器1的功能扩展；

所述的轴管理框架硬件接口驱动17与轴管理框架6和轴管理框架硬件接口20相连，主要用于驱动轴管理框架硬件接口20，以及完成轴管理框架6与轴管理框架硬件接口20的数据信息交互；

所述的传感器接口驱动18与测量系统框架9和传感器接口21相连，主要用于驱动传感器接口21，以及完成测量系统框架9与传感器接口21的数据信息交互；

所述的执行器接口驱动19与执行系统框架10与执行器接口22相连，主要用于驱动执行器接口22，以及完成执行系统框架10与执行器接口22的数据信息交互；

所述的轴管理框架硬件接口20至少由通信接口20-1和外部扩展接口20-2组成，所述的通信接口20-1提供完成运动控制器1通信功能的硬件接口，所述的外部扩展接口20-2提供运动控制器1扩展的硬件接口；

所述的传感器接口21，提供运动控制器1与传感器2相连的硬件接口；

所述的执行器接口22，提供运动控制器1与驱动器3相连的硬件接口。

所述的功能模块层中的设定点发生器功能模块12、控制器功能模块13、测量系统功能模块14、执行系统功能模块15和扩展功能模块16均由多个子功能模块组成，每个子功能模块完成单一子功能，每个子功能模块彼此独立非直接耦合。

所述的以轴为单位模块化可重构的运动控制系统的运动控制器1中的功能模块框架层、功能模块层和硬件接口驱动层内部的组成，均可根据实际工况下的轴的运动与控制需求进行增加、裁剪和修改，实现以轴为单位的运动控制系统的重构。

本发明的特点和有益效果在于：

(1)以轴为单位对运动控制系统进行规划与设计，并在运动控制器中采用轴管理框架对轴的各个功能框架和硬件驱动进行调用与数据管理，提高了运动控制系统的互操作性。

(2)运动控制系统中的运动控制器功能模块框架层、功能模块层和硬件驱动层内部组成均可根据实际工况下的轴的运动与控制需求进行增加、裁剪和修改，因此提高了运动控制系统的可缩放性。

(3)运动控制器中功能模块层的功能模块彼此独立，且不直接与硬件驱动层通信，因此当执行器、传感器、驱动器和被控对象改变后，可以通过更改硬件驱动层和对功能模块进行最小修改，将该运动控制系统移植于数控机床、机器人等一类机电一体化设备中，提高了运动控制系统的可移植性和可互换性。

(4)运动控制系统中的运动控制器完全开放，用户可以将自己设计的功能模块加入其中或对现有功能模块重新组合，完成对运动控制系统的重构。

附图说明

图1为本发明的一种以轴为单位模块化可重构的运动控制系统框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明：

如图1所示，本发明的一种以轴为单位模块化可重构的运动控制系统，至少包括运动控制器1、传感器2、驱动器3、执行器4和被控对象5，所述的运动控制器1与驱动器3相连，所述的运动控制器1还与传感器2如旋转编码器和光栅传感器相连，所述的驱动器3与执行器4如电机相连，所述的传感器2与执行器4相连，所述的执行器4与被控对象5如滚珠丝杠与工作台相连的单轴机械平台相连；所述的运动控制器1以轴为单位产生执行器4的驱动信息，通过驱动器3驱动执行器4运动；所述的运动控制器1主要由管理框架层、功能模块框架层、功能模块层、硬件接口驱动层和硬件接口层组成；所述的管理框架层、功能模块框架层、功能模块层和硬件接口驱动层内部的组成均以轴为基本单位。

所述的管理框架层至少包括轴管理框架6；所述的功能模块框架层至少包括设定点发生器框架7、控制器框架8、测量系统框架9、执行系统框架10和扩展功能框架11；所述的功能模块层至少包括设定点发生器功能模块12、控制器功能模块13、测量系统功能模块14、执行系统功能模块15和扩展功能模块16；所述的硬件接口驱动层至少包括轴管理框架硬件接口驱动17、传感器接口驱动18和执行器接口驱动19；所述的硬件接口层至少包括轴管理框架硬件接口20、传感器接口21和执行器接口22。

所述的轴管理框架6与设定点发生器框架7、控制器框架8、测量系统框架9、执行系统框架10、扩展功能框架11和轴管理框架硬件接口驱动17相连，主要用于对定点发生器框架7、控制器框架8、测量系统框架9、执行系统框架10、扩展功能框架11和轴管理框架硬件接口驱动17的调用与数据信息管理，以及完成设定点发生器框架7、控制器框架8、测量系统框架9、执行系统框架10和扩展功能框架11之间的数据信息交互；所述的轴管理框架6需要定义轴管理框架6与轴管理框架硬件接口驱动17、设定点发生器框架7、控制器框架8、测量系统框架9、执行系统框架10和扩展功能框架11的数据信息接口，并开辟一存储区用于对它们的数据信息进行存储，以及完成轴管理框架硬件接口驱动17、设定点发生器框架7、控制器框架8、测量系统框架9、执行系统框架10和扩展功能框架11执行顺序的规划。

所述的设定点发生器框架7与设定点发生器功能模块12内部多个子功能模块相连，主要用于接收轴管理框架6管理的轴运动的命令和轴运动的起始位置、末位置和进给速度数据信息，对设定点发生器功能模块12内部多个子功能模块的调用与数据信息管理，以及将管理的数据信息传送给轴管理框架6，并完成设定点发生器功能模块12内部多个子功能模块之间的数据信息交互；所述的设定点发生器框架7需要定义设定点发生器框架7与设定点发生器功能模块12内部多个于功能模块的数据信息接口，并开辟一存储区用于数据信息的存储，以及完成设定点发生器功能模块12内部多个子功能模块执行顺序的规划。

所述的控制器框架8与控制器功能模块13内部多个子功能模块相连，主要用于接收轴管理框架6管理的轴设定点数据信息和轴闭环控制所需的反馈数据信息，对控制器功能模块13内部多个子功能模块的调用与数据信息管理，以及将管理的数据信息传送给轴管理框架6，并完成控制器功能模块13内部多个子功能模块之间的数据信息交互；所述的控制器框架8需要定义控制器框架8与控制器功能模块13内部多个子功能模块的数据信息接口，并开辟一存储区用于数据信息的存储，以及完成控制器功能模块13内部多个子功能模块执行顺序的规划。

所述的测量系统框架9与传感器接口驱动18和测量系统功能模块14内部多个子功能模块相连，主要用于接收轴管理框架6管理的轴传感器信息，对传感器接口驱动18和测量系统功能模块14内部多个子功能模块的调用与数据信息管理，以及将管理的数据信息传送给轴管理框架6，并完成传感器接口驱动18和测量系统功能模块14内部多个子功能模块之间的数据信息交互；所述的测量系统框架9需要定义测量系统框架9与传感器接口驱动18和测量系统功能模块14内部多个子功能模块的数据信息接口，并开辟一存储区用于数据信息的存储，以及完成传感器接口驱动18和测量系统功能模块14内部多个子功能模块执行顺序的规划。

所述的执行系统框架10与执行器接口驱动19和执行系统功能模块15内部多个子功能模块相连，主要用于接收轴管理框架6管理的轴闭环控制输出数据信息或轴开环控制设定点数据信息，对执行器接口驱动19和执行系统功能模块15内部多个子功能模块的调用与数据信息管理，以及将管理的数据信息传送给轴管理框架6，并完成执行器接口驱动19和执行系统功能模块15内部多个子功能之间的数据信息交互；所述的执行系统框架10需要定义执行系统框架10与执行器接口驱动19和执行系统功能模块15内部多个子功能模块的数据信息接口，并开辟一存储区用于数据信息的存储，以及完成执行器接口驱动19和执行系统功能模块15内部多个子功能模块执行顺序的规划。

所述的扩展功能框架11与扩展功能模块20内部多个子功能模块相连，主要用于接收轴管理框架6管理的轴运动与控制信息，对扩展功能模块20内部多个子功能模块的调用与数据信息管理，以及将管理的数据信息传送给轴管理框架6，并完成扩展功能模块20内部多个子功能模块之间的数据信息交互；所述的扩展功能框架11需要定义扩展功能框架11与扩展功能模块20内部多个子功能模块的数据信息接口，并开辟一存储区用于数据信息的存储，以及完成扩展功能模块20内部多个子功能模块执行顺序的规划。

所述的设定点发生器功能模块12，由多个子功能模块如急停功能模块26、进给运动功能模块27和回参考点功能模块28组成，主要用于产生轴的设定点数据信息；所述的急停功能模块26，用于接收设定点发生器框架7的轴急停运动命令，采用T型曲线加减速控制产生轴急停运动所需的设定点数据信息，并将其传送给设定点发生器框架7；所述的进给运动功能模块27，用于接收设定点发生器框架7的轴进给运动命令和轴运动的起始位置、末位置、进给速度数据信息，采用S曲线加减速控制产生轴进给运动所需的设定点数据信息，并将其传送给设定点发生器框架7；所述的回参考点功能模块28，用于接收设定点发生器框架7的轴回参考点运动命令和轴进给速度数据信息，采用S曲线加减速控制产生轴回参考点运动所需的设定点数据信息，并将其传送给设定点发生器框架7。

所述的控制器功能模块13，由多个子功能模块如：PID控制器29、前馈控制器30和滑膜变结构控制器31组成，主要用于完成轴的闭环控制；所述的PID控制器29，用于接收控制器框架8的轴设定点数据信息和轴闭环控制所需的反馈数据信息，采用PID控制算法实现轴闭环控制，并将PID控制的输出数据信息传送给控制器框架8；所述的前馈控制器30，用于接收控制器框架8的轴设定点数据信息中的速度和加速度数据信息，采用速度前馈与加速度前馈来消除于扰对轴运动与控制的影响，提高系统跟踪控制性能，并将前馈控制输出的数据信息传送给控制器框架8；所述的滑膜变结构控制器31，用于接收控制器框架8的轴设定点数据信息和轴闭环控制所需的反馈数据信息，采用滑膜变结构控制算法实现轴闭环控制，并将滑膜变结构控制输出的数据信息传送给控制器框架8。

所述的测量系统功能模块14，由多个子功能模块如传感器计算功能模块32和测量计算功能模块33组成，主要用于完成对轴的传感器2的检测信息的处理；所述的传感器计算功能模块32，通过测量系统框架9接收传感器接口驱动18检测的旋转编码器和光栅传感器的计数值，转换为对应电机转过的角度和单轴机械平台运动的位移数据信息，并将其传送给测量系统框架9；所述的测量计算功能模块33，通过测量系统框架9接收传感器计算功能模块32转换的电机转过的角度和单轴机械平台运动的位移数据信息，计算轴闭环控制所需的位置和速度数据信息，并将其作为轴位置闭环控制和速度闭环控制所需的反馈数据信息传送给测量系统框架9。

所述的执行系统功能模块15，由多个子功能模块如执行器计算模块34组成，主要用于完成对轴的执行器4的驱动数据信息的处理；所述的执行器计算模块34，通过执行系统框架10接收轴闭环控制的输出数据信息或设定点数据信息，转换为执行器4能够识别的驱动数据信息，并将其送给执行系统框架10。

所述的扩展功能模块20，由多个子功能模块如错误检查模块35、误差检测模块36、跟踪模块37和性能计算功能模块38组成，主要用于完成对轴的运动控制器1的功能扩展；所述的错误检查模块35，通过扩展功能框架11接收轴运动与控制信息，用于检查并处理轴运行与控制过程中产生的错误信息，将错误信息和处理结果传送给扩展功能框架11；所述的误差检测模块36，通过扩展功能框架11接收轴运动与控制信息，用于检测轴运动与控制过程产生的位置误差、速度误差、力矩误差和稳态误差，将检测结果传送给扩展功能框架11；所述的跟踪模块37，通过扩展功能框架11接收轴运动与控制信息，用于对轴运动与控制过程中的数据跟踪、函数跟踪和状态跟踪，将跟踪信息传送给扩展功能框架11；所述的性能计算模块38，通过扩展功能框架11接收轴运动与控制信息，计算轴运动与控制过程中的稳定性、鲁棒性能和响应速度，将计算结果传送给扩展功能框架11。

所述的轴管理框架硬件接口驱动17与轴管理框架6和轴管理框架硬件接口20相连，主要用于驱动轴管理框架硬件接口20，以及完成轴管理框架6与轴管理框架硬件接口20的数据信息交互。所述的传感器接口驱动18与测量系统框架9和传感器接口21相连，主要用于驱动传感器接口21，以及完成测量系统框架9与传感器接口21的数据信息交互；所述的执行器接口驱动19与执行系统框架10与执行器接口22相连，主要用于驱动执行器接口22，以及完成执行系统框架10与执行器接口22的数据信息交互。

所述的轴管理框架硬件接口20至少由通信接口20-1和外部扩展接口20-2组成，所述的通信接口20-1主要包括以太网接口、RS232接口、USB接口和CAN总线接口，提供完成运动控制器1通信功能的硬件接口，所述的外部扩展接口20-2主要包括I/O扩展接口和扩展总线接口，提供运动控制器1扩展的硬件接口。所述的传感器接口21，提供运动控制器1与传感器2相连的硬件接口。所述的执行器接口22，提供运动控制器1与驱动器3相连的硬件接口。

所述的功能模块层中的设定点发生器功能模块12、控制器功能模块13、测量系统功能模块14、执行系统功能模块15和扩展功能模块16均由多个子功能模块组成，每个子功能模块完成单一子功能，每个子功能模块彼此独立非直接耦合。

所述的以轴为单位模块化可重构的运动控制系统的运动控制器1中的功能模块框架层、功能模块层和硬件接口驱动层内部的组成，均可根据实际工况下的轴的运动与控制需求进行增加、裁剪和修改，实现以轴为单位的运动控制系统的重构。

本发明可以快速实现以轴为单位的不同运动控制系统的重构，例如：

(1)一个单轴开环运动控制系统的构成：如图1所示，轴管理框架6需要与轴管理框架硬件接口驱动17和执行系统框架10相连，设定点发生器框架7和设定点发生器功能模块12内部多个子功能模块相连，执行系统框架10与执行器接口驱动19和执行系统功能模块15内部多个子功能模块相连，执行器接口驱动19与执行器接口22相连，执行器接口22与驱动器3相连，驱动器3与执行器4，执行器4与被控对象5相连。

(2)一个具有PID控制的单轴半闭环运动控制系统的构成：如图1所示，基于上述的单轴开环运动控制系统的构成，轴管理框架6还需要与控制器框架8和测量系统框架9相连，控制器框架8与控制器功能模块13内部的PID控制器29相连，测量系统框架9与传感器接口驱动18和测量系统功能模块14内部多个子功能模块相连，传感器接口驱动18与传感器接口21，传感器接口21与传感器2，传感器2与执行器4相连。

(3)一个具有复合控制的单轴全闭环运动控制系统的构成：如图1所示，基于上述的具有PID控制的单轴半闭环运动控制系统的构成，控制器框架8还需要与控制器功能模块13内部的前馈控制器30相连，传感器2与被控对象5相连。

(4)一个具有滑膜变结构控制的单轴高性能全闭环运动控制系统的构成：如图1所示，基于上述的具有复合控制的单轴全闭环运动控制系统，轴管理框架6还需要与扩展功能框架11相连，控制器框架8与控制器功能模块13内部的滑膜变结构控制器31相连，连接扩展功能框架11与扩展功能模块16内部多个子功能模块相连。

本发明的一种以轴为单位模块化可重构的运动控制系统，具有很好的开放性、互操作性、可移植性、可缩放性和可互换性，具有广泛的应用领域。通过本发明用户可以根据需要，简便、快速、可靠地重构所需的运动控制系统，减少开发、维护、升级成本和时间。

最后说明的是本发明的一种以轴为单位模块化可重构的运动控制系统不局限于上述实施例，还可以做出各种修改、变换和变形。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。凡是依据本发明的技术方案进行修改、修饰或等同变化，而不脱离本发明技术方案的思想和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (3)

1.一种以轴为单位模块化可重构的运动控制系统，至少包括运动控制器(1)、传感器(2)、驱动器(3)、执行器(4)和被控对象(5)，所述的运动控制器(1)与驱动器(3)相连，所述的运动控制器(1)还与传感器(2)相连，所述的驱动器(3)与执行器(4)相连，所述的传感器(2)与执行器(4)相连，所述的执行器(4)与被控对象(5)相连，其特征在于，所述的运动控制器(1)以轴为单位产生执行器(4)的驱动信息，通过驱动器(3)驱动执行器(4)运动；所述的运动控制器(1)主要由管理框架层、功能模块框架层、功能模块层、硬件接口驱动层和硬件接口层组成；所述的管理框架层、功能模块框架层、功能模块层和硬件接口驱动层内部的组成均以轴为基本单位；

所述的管理框架层至少包括轴管理框架(6)；所述的功能模块框架层至少包括设定点发生器框架(7)、控制器框架(8)、测量系统框架(9)、执行系统框架(10)和扩展功能框架(11)；所述的功能模块层至少包括设定点发生器功能模块(12)、控制器功能模块(13)、测量系统功能模块(14)、执行系统功能模块(15)和扩展功能模块(16)；所述的硬件接口驱动层至少包括轴管理框架硬件接口驱动(17)、传感器接口驱动(18)和执行器接口驱动(19)；所述的硬件接口层至少包括轴管理框架硬件接口(20)、传感器接口(21)和执行器接口(22)；

所述的轴管理框架(6)与设定点发生器框架(7)、控制器框架(8)、测量系统框架(9)、执行系统框架(10)、扩展功能框架(11)和轴管理框架硬件接口驱动(17)相连，主要用于对定点发生器框架(7)、控制器框架(8)、测量系统框架(9)、执行系统框架(10)、扩展功能框架(11)和轴管理框架硬件接口驱动(17)的调用与数据信息管理，以及完成设定点发生器框架(7)、控制器框架(8)、测量系统框架(9)、执行系统框架(10)和扩展功能框架(11)之间的数据信息交互；

所述的设定点发生器框架(7)与设定点发生器功能模块(12)内部多个子功能模块相连，主要用于对设定点发生器功能模块(12)内部多个子功能模块的调用与数据信息管理，以及完成设定点发生器功能模块(12)内部多个子功能模块之间的数据信息交互；所述的设定点发生器功能模块(12)，主要用于产生轴的设定点数据信息；

所述的控制器框架(8)与控制器功能模块(13)内部多个子功能模块相连，主要用于对控制器功能模块(13)内部多个子功能模块的调用与数据信息管理，以及完成控制器功能模块(13)内部多个子功能模块之间的数据信息交互；所述的控制器功能模块(13)，主要用于完成轴的闭环控制；

所述的测量系统框架(9)与传感器接口驱动(18)和测量系统功能模块(14)内部多个子功能模块相连，主要用于对传感器接口驱动(18)和测量系统功能模块(14)内部多个子功能模块的调用与数据信息管理，以及完成传感器接口驱动(18)和测量系统功能模块(14)内部多个子功能模块之间的数据信息交互；所述的测量系统功能模块(14)，主要用于完成对轴的传感器(2)的检测信息的处理；

所述的执行系统框架(10)与执行器接口驱动(19)和执行系统功能模块(15)内部多个子功能模块相连，主要用于对执行器接口驱动(19)和执行系统功能模块(15)内部多个子功能模块的调用与数据信息管理，以及完成执行器接口驱动(19)和执行系统功能模块(15)内部多个子功能之间的数据信息交互；所述的执行系统功能模块(15)，主要用于完成对轴的运动控制器(1)的驱动数据信息的处理；

所述的扩展功能框架(11)与扩展功能模块(16)内部多个子功能模块相连，主要用于对扩展功能模块(16)内部多个子功能模块的调用与数据信息管理，以及完成扩展功能模块(16)内部多个子功能模块之间的数据信息交互；所述的扩展功能模块(16)，主要用于完成对轴的运动控制器(1)的功能扩展；

所述的轴管理框架硬件接口驱动(17)与轴管理框架(6)和轴管理框架硬件接口(20)相连，主要用于驱动轴管理框架硬件接口(20)，以及完成轴管理框架(6)与轴管理框架硬件接口(20)的数据信息交互；

所述的传感器接口驱动(18)与测量系统框架(9)和传感器接口(21)相连，主要用于驱动传感器接口(21)，以及完成测量系统框架(9)与传感器接口(21)的数据信息交互；

所述的执行器接口驱动(19)与执行系统框架(10)与执行器接口(22)相连，主要用于驱动执行器接口(22)，以及完成执行系统框架(10)与执行器接口(22)的数据信息交互；

所述的轴管理框架硬件接口(20)至少由通信接口(20-1)和外部扩展接口(20-2)组成，所述的通信接口(20-1)提供完成运动控制器(1)通信功能的硬件接口，所述的外部扩展接口(20-2)提供运动控制器(1)扩展的硬件接口；

所述的传感器接口(21)，提供运动控制器(1)与传感器(2)相连的硬件接口；

所述的执行器接口(22)，提供运动控制器(1)与驱动器(3)相连的硬件接口。

2.根据权利1所述的一种以轴为单位模块化可重构的运动控制系统，其特征在于所述的功能模块层中的设定点发生器功能模块(12)、控制器功能模块(13)、测量系统功能模块(14)、执行系统功能模块(15)和扩展功能模块(16)均由多个子功能模块组成，每个子功能模块完成单一子功能，每个子功能模块彼此独立非直接耦合。

3.根据权利1所述的一种以轴为单位模块化可重构的运动控制系统，其特征在于所述的以轴为单位模块化可重构的运动控制系统的运动控制器(1)中的功能模块框架层、功能模块层和硬件接口驱动层内部的组成，均可根据实际工况下的轴的运动与控制需求进行增加、裁剪和修改，实现以轴为单位的运动控制系统的重构。

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