Die gebräuchlichsten Bewegungsprofile für lineare Bewegungssysteme sind trapezförmig und dreieckig.Bei einem trapezförmigen Bewegungsprofil beschleunigt das System von Null auf seine maximale Geschwindigkeit, fährt eine bestimmte Zeit (oder Strecke) mit dieser Geschwindigkeit und bremst dann auf Null ab.Umgekehrt beschleunigt das dreieckige Bewegungsprofil von Null auf maximale Geschwindigkeit und bremst dann sofort wieder auf Null ab, ohne konstante Geschwindigkeit (dh die gesamte Bewegungszeit wird mit Beschleunigen oder Abbremsen verbracht).

In Wirklichkeit ist jedoch keines dieser Bewegungsprofile besonders ideal für Bewegungssysteme – insbesondere für solche, die eine reibungslose Bewegung, eine hohe Positionierungsgenauigkeit oder Stabilität am Ende der Bewegung erfordern.Dies liegt daran, dass der Vorgang des Beschleunigens und Abbremsens zu einem Phänomen führt, das als Ruck bezeichnet wird.

So wie Beschleunigung die Änderungsrate (Ableitung) der Geschwindigkeit ist, ist Ruck die Änderungsrate der Beschleunigung.Mit anderen Worten: Ruck ist die Geschwindigkeit, mit der die Beschleunigung zunimmt oder abnimmt.Ruck ist im Allgemeinen unerwünscht, weil er – Sie haben es erraten – abrupte, ruckartige Bewegungen erzeugt.In industriellen Anwendungen wie Werkzeugmaschinen, SCARA-Robotern und Abgabesystemen führt eine schnelle Änderung der Beschleunigung – also ein Ruck – dazu, dass das System vibriert.Je höher der Ruck, desto stärker sind die Vibrationen.Und Vibrationen verringern die Positionierungsgenauigkeit und verlängern gleichzeitig die Einschwingzeit.

Die Möglichkeit, Ruck zu vermeiden, besteht darin, die Beschleunigungs- oder Verzögerungsrate zu reduzieren.In Bewegungssteuerungssystemen wird dies durch die Verwendung eines S-Kurven-Bewegungsprofils anstelle des „ruckartigen“ Trapezprofils erreicht.Bei einem trapezförmigen Bewegungsprofil erfolgt die Beschleunigung sofort (zumindest theoretisch) und der Ruck ist unendlich.Um den während der Bewegung erzeugten Ruck zu reduzieren, werden die Übergänge am Anfang und Ende der Beschleunigung und Verzögerung in eine „S“-Form geglättet.Das resultierende Profil wird als S-Kurven-Bewegungsprofil bezeichnet.

Wenn wir das Beschleunigungsprofil für eine trapezförmige Bewegung zeichnen (siehe oben), sehen wir, dass es sich um eine Stufenfunktion handelt – das heißt, die Beschleunigung geht augenblicklich von Null auf ihr Maximum und die Verzögerung geht augenblicklich vom Maximum auf Null.Bei einer S-Kurven-Bewegung nimmt das Beschleunigungsprofil eine trapezförmige Form an und Beschleunigung und Verzögerung erfolgen gleichmäßig und nicht sofort und abrupt.

Das S-Kurvenprofil basiert auf einem System dritter Ordnung, wodurch die Bewegungsgleichungen für Beschleunigung, Geschwindigkeit und Distanz (Verschiebung) komplexer sind als die für trapezförmige Bewegungsprofile.

Der Nachteil bei der Verwendung einer S-Kurve gegenüber einem trapezförmigen Bewegungsprofil besteht darin, dass die Gesamtzeit für die Bewegung bei einem S-Kurvenprofil länger ist.Dies liegt daran, dass die Rampenbeschleunigung (und -verzögerung) länger dauert als die momentane Beschleunigung einer trapezförmigen Bewegung.Der durch die Verwendung eines trapezförmigen Bewegungsprofils gewonnene Zeitvorteil kann jedoch durch eine längere Einschwingzeit aufgrund von Vibrationen, die durch hohe Ruckwerte verursacht werden, zunichte gemacht werden.Und da Ruck die mechanischen Komponenten erheblich belastet, wird selbst bei Verwendung einer trapezförmigen Bewegung als Grundlage typischerweise ein gewisses Maß an Glättung auf die Beschleunigungs- und Verzögerungsphasen angewendet, wodurch das Bewegungsprofil eher S-förmig wird.