第一篇：旋轉編碼器在位置控制的應用設計論文

摘要：以提高錕壓成型機切料長度的精度為改造目標。文章首先簡介旋轉編碼器的工作原理和特點，然后闡述以PLC、旋轉編碼器和變頻器構成的位置控制系統，并詳細描述設計過程的位置計算、遇到的問題及改造的成效。

關鍵詞：旋轉編碼器；PLC；變頻器；成型機；位置控制

前言

改造之前的老式成型機利用接近開關來獲得鋼板的位置信息，通過調節接近開關的位置來預計電機和鋼板的運動慣量，鋼板在設定值停止的位置控制精度低，而且起動和剎車時的機械沖擊大，經常出現故障。針對上述問題，我在這次改造中使用新的位置控制方式，利用旋轉編碼器、PLC、變頻器等部件，目標是使位置控制的精度提高，使產品的長度誤差在正負1mm以內。在自動模式下加工全程由程序控制，以雙速運行使中間過程加快，同時可以實現成型機的牽引軟啟動和軟制動使整個錕壓過程平穩、無機械沖擊。

1錕壓成型機的基本結構

1。1錕壓成型機主要由機架、錕輪機傳動裝置、放卷及切斷裝置組成被壓制材料通常是1。0mm～2。0mm厚鍍鋅帶狀鋼板。主機的傳動是通過鏈條實現的，先由牽引電機經減速機傳給主動壓錕，再由主動壓錕用鏈條帶動其他多道壓錕。上下各有壓錕。壓錕是由模具和轉動軸組成，壓錕帶動鋼帶前進。前進方向上各軸的模具是按逐漸加深的順序來安裝的，所以鋼帶在模具間走過就逐漸被壓制成設計要求的形狀。錕壓成型機的主機結構如圖1所示。

1。2液壓切斷裝置

液壓切斷部分由剪切刀架體和模具組成。該裝置采用落料切斷，以油缸液壓推動切刀起落。切斷后型材產品直接落至托料架。

1。3液壓站

主要用于向生產線剪切裝置提供壓力油，液壓站放置在剪切裝置旁的非操作側。

2旋轉編碼器簡介

2。1光電式旋轉編碼器的工作原理

光電式旋轉編碼器，是一種通過光電轉換將軸的角位移量轉換成脈沖或數字量的傳感器。把它裝在轉軸上可以被用作速度控制或位置控制系統的檢測元件。旋轉編碼器主要參數是分辨率，編碼器的光電碼盤在360度范圍有的通或暗刻線的數量稱為分辨率，或直接稱多少線。它通過編碼器每轉輸出的脈沖數反映出來。

2。2增量式旋轉編碼器的特點

增量式編碼器轉軸旋轉時，有相應的脈沖輸出，其計數起點任意設定，可實現多圈無限累加和測量。本案是用旋轉編碼器來測鋼帶的相對位移，根據編碼器的特點，選用增量式旋轉編碼器。

3旋轉編碼器在位置控制中的應用

3。1位置控制系統的構成位置控制方框圖如圖2所示，它主要由PLC、旋轉編碼器、變頻器、觸摸屏、變頻電動機組成。以下著重介紹前面三個主要組件。3。1。1PLC。PLC采用三菱的FX1S—20MR，它作為控制系統的核心單元，負責接收旋轉編碼器送來的脈沖信號，經過內部的高速計數器C235進行計數和運算，按程序設定輸出控制信號到變頻器及電磁閥等執行器件，使機器按程序進行相應動作。其中傳感器用旋轉編碼器對鋼帶的位移監測。3。1。2變頻器。

（1）使用變頻器調速的原因：雖然伺服系統有精確、快速定位的優點，大功率的伺服驅動器配伺服電機價錢也太高，故嘗試使用變頻器。現在本設計用旋轉編碼器測位移后將信息送到PLC按程序雙速運行，避免高速停車，并通過精確的實時位置測算達到準確停車的效果。

（2）在變頻器的控制端口DI1、DI2、DI3、COM輸入由PLC輸出正轉、反轉、低速的控制信號，驅動變頻電機來完成相應的任務指令。變頻器自帶的制動單元配合外置的制動電阻作能耗制動。

（3）觸摸屏作為PLC的輸入和顯示數據裝置，使用觸摸屏的RS—422接口與PLC連接，在觸摸屏設定產品的數據并顯示當前工作狀態和數值。

3。2位移測量與計算

本設計采用旋轉編碼器產生與位移成正比的脈沖，將其輸入PLC的X0高速計數器端口，構成位置反饋，累加脈沖數反映鋼帶位置，觸摸屏顯示經過程序換算的數值反映電機拖動機械實際行走的位移。程序中用單相單計數的高速計數器C235，32位增/減計數，機器默認為增計數。位移L=SI

（1）式中：S—脈沖當量；I—累計脈沖數注：旋轉編碼器安裝在位移測量輪的軸上以測量輪轉一圈計算，位移等于測量輪的周長C，累計脈沖數I等于每轉一圈的脈沖數，即編碼器的分辨率，歐姆龍編碼器E6B2的分辨率：I=1000P/r，測量輪的直徑D=95。5mm，所以L=C=πD，又根據式（1）得：S=L/I（2）將實際數值代入式

（2）：每一圈的位移L=πd=3。1416×95。5=300。02（mm）脈沖當量S=L/I=300。02/1000≈0。3（mm/P）如圖3所示鋼帶位移計算的過程。設每個產品的加工周期所走過的總位移是L總，刀與測距光纖間的距離是L光纖距，產品上最末的孔到產品末端的距離L尾孔距，切刀的厚度L刀厚，長度校正L校。L總=L光纖距+L尾孔距+L刀厚+L校根據式（1）可得累計脈沖數I=L/S將位移轉化成脈沖數，用比較指令把C235的累計數與設定值對應的脈沖數比較，取得機器動作所需精確的位置點。設定了低速長度L低就可以得：主速度位移是L總－L低。當鋼帶走完主速度位移，由PLC發出轉入低速信號，使變頻器的頻率下降至3。5Hz，鋼帶以低速前進。圖3中各段間距以Dxxx表示，是PLC程序里的數據寄存器，例如D192（低速長度）可以在觸摸屏上直接修改設置數值。

3。3實際需要解決的幾個技術問題

（1）高速計數器的溢出問題：PLC程序的32位增/減計數，計數范圍—214783648~+214783647，若超過范圍進行計數，高速計數器就會溢出。為解決這一問題，程序設置在產生計數溢出前C235復位，即每次切完產品后進行一次C235和長度數據寄存器復位，因為我們不需要整卷鋼帶的長度，只需分段計每節產品的長度。

（2）高速計數器輸入信號頻率限制問題：C235的輸入脈沖頻率有限制，其中X0的最高頻率為10kHz。鋼帶前進最高速度約V=0。1m/s，脈沖當量是0。3mm/P，測量輪周長C=300。02mm。轉一圈的時間T=C/V=0。3/0。1=3s，即轉一圈對應1000P所用時間3s。實際使用的脈沖頻率的最大值fmax=1000/3≈333（Hz）故實際使用的脈沖頻率遠小于X0的最高頻率10kHz上限值。

（3）傳動鏈條的間隙補償問題：由于這種位移測量屬于開環測量，因此必須解決傳動鏈條的間隙補償問題。為解決這一問題，可在程序中高速計數器的當前值累加一個間隙補償量，即觸摸屏顯示的長度校正，這補償量的大小根據多次調試來定。

4改造的成效分析

改造后機器比之前有以下效果：

（1）產品長度的合格率提高主要靠測量的精度提高，這次改造所用的旋轉編碼器位移測量裝置每個脈沖的位移僅0。3mm。雖然這測量系統屬于開環系統，其精度取決于位移的給定精度，而用旋轉編碼器來測量位移正好能夠低成本地提高系統的給定精度。其次用程序控制變頻器進行雙速度切換，接近停車時以低速運行，鋼帶運行到預設的位移后，PLC的C235計數器計數脈沖累加達到主速度預設值，PLC發出換速指令送到變頻器，鋼帶降速，以低速行到停止位，這樣停車的位置更準確。停的位置準，落刀切出來的產品長度也就精確。計數脈沖累加達到刀與末端距離的預設值PLC指令低速結束變頻器瞬間制動，與此同時切斷裝置的電磁閥開關動作，使油缸推動切刀落下，完成一次加工。

（2）操作便捷，機器的自動化程度提高。加工參數可在觸摸屏上輸入，長度、加工件數可以不斷跳變顯示。（3）用程序控制變頻器運行頻率，由變頻器驅動電機，可以使啟動和停止無機械沖擊，而中間過程的主速度可以加快，這是雙速運行的優勢。解決了加工速度和產品精度的矛盾。

參考文獻

[1]盧寧，張晉宏。一種用PLC和旋轉編碼器測量位移的方法[J]。機械工程與自動化，2007（4）。

第二篇：光電編碼器在數控加工機床中的應用

光電編碼器在數控機床中的應用探究

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（中原工學院 機電學院，河南 鄭州 450007）

摘要：在對數控機床功能需求分析的基礎上，將光電編碼器進行工藝性和實用性分析，證明其在數控加工的應用是符合功能要求的。

關鍵詞：光電編碼器；數控機床；檢測元件

Abstract:：The manufacturability and practical applicability analysis of photoelectric encode was based on the analysis of numerical control machine’s demand.We can prove its use is very successful.Key words：

photoelectric encode;numerical control machine;detecting element

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數控機床是一種高精度、高效率的加工設備，而實現其安全可靠的運行需要精確的檢測和控制，本文在對數控機床功能需求分析的基礎上，將光電編碼器進行工藝性和實用性分析，驗證其使用的可靠性。

1.數控機床對檢測元件的功能需求

數控機床作為一種生產設備，依靠其高精度、高效率的加工優勢，在我國的應用已日趨廣泛。數控機床要實現其安全、可靠的運行，離不開各種各樣的檢測元件。檢測元件是數控機床伺服系統的重要組成部分，起著檢測各控制軸的位移和速度的作用，它把檢測到的信號反饋回去，構成閉環系統。測量方式可分為直接測量和間接測量。直接測量，就是對機床的直線位移采用直線型檢測元件測量，直接測量常用的檢測元件一般包括：直線感應同步器、計量光柵、磁尺激光干涉儀。間接測量就是對機床的直線位移采用回轉型檢測元件測量，間接測量常用的檢測元件一般包括：脈沖編碼器、旋轉變壓器、圓感應同步器、圓光柵和圓磁柵。

位置檢測裝置是數控機床的重要組成部分，其作用就是檢測位移量，并發出反饋信號與數控裝置發出的指令信號相比較，若有偏差，經放大后控制執行部件使其向著消除偏差的方向運動，直至偏差等于零為止。為了提高數控機床的加工精度，必須提高檢測元件和檢測系統的精度。

光電編碼器，是一種通過光電轉換將輸出軸上的機械幾何位移量轉換成脈沖或數字量的傳感器。這是目前應用最多的傳感 器，光電編碼器是由光柵盤和光電檢測裝置組成。光柵盤是在一定直徑的圓板上等分地開通若干個長方形孔。由于光電碼盤與電動機同軸，電動機旋轉時，光柵盤與電動 機同速旋轉，經發光二極管等電子元件組成的檢測裝置檢測輸出若干脈沖信號，其原理示意圖如圖1所示；通過計算每秒光電編碼器輸出脈沖的個數就能反映當前電 動機的轉速。此外，為判斷旋轉方向，碼盤還可提供相位相差90o的兩路脈沖信號。根據檢測原理，編碼器可分為光學式、磁式、感應式和電容式。根據其刻度方法及信號輸出形式，可分為增量式、絕對式以及混合式三種。

圖1 光電編碼器的工作原理

2.1 增量式編碼器

增量式編碼器是直接利用光電轉換原理輸出三組方波脈沖A、B和Z相；A、B兩組脈沖相位差90o，從而可方便地判斷出旋轉方向，而Z相為每轉一個脈沖，用于 基準點定位。它的優點是原理構造簡單，機械平均壽命可在幾萬小時以上，抗干擾能力強，可靠性高，適合于長距離傳輸。其缺點是無法輸出軸轉動的絕對位置信息。[1] 2．光電編碼器的實用性分析

圖2 增量式光電編碼器

2.2 絕對式編碼器

絕對編碼器是直接輸出數字量的傳感器，在它的圓形碼盤上沿徑向有若干同心碼道，每條道上由透 光和不透光的扇形區相間組成，相鄰碼道的扇區數目是雙倍關系，碼盤上的碼道數就是它的二進制數碼的位數，在碼盤的一側是光源，另一側對應每一碼道有一光敏 元件；當碼盤處于不同位置時，各光敏元件根據受光照與否轉換出相應的電平信號，形成二進制數。這種編碼器的特點是不要計數器，在轉軸的任意位置都可讀出一個固定的與位置相對應的數字碼。顯然，碼道越多，分辨率就越高，對于一個具有 N位二進制分辨率的編碼器，其碼盤必須有N條碼道。

圖3 絕對式光電編碼器

目前生產和使用的機床大多采用的是半閉環控制方式。大多數的系統生產廠家，均將位置編碼器內置于驅動電機端部，間接測量執行部件的實際位置或位移。光電編碼器是一種光學式位置檢測元件，編碼盤直接裝在電機的旋轉軸上，以測出軸的旋轉角度位置和速度變化，其輸出信號為電脈沖。這種檢測方式的特點，是非接觸式的，無摩擦和磨損，驅動力矩小，響應速度快。而缺點是抗污染能力差，容易損壞。

3．光電編碼器在數控機床中的應用

增量式編碼器以轉動時輸出脈沖，通過計數器來知道其位置。當編碼器停電時，存放在緩沖器或外部計數器中的數值將丟失。這說明如果機床因下班或維修而被迫關機時，重新啟動后，編碼器將無法知道其確切位置。解決的方法是增加參考點，編碼器每經過參考點，緩沖器或計數器被清零，數控系統才知道確切的位置。在回過參考點以前，是不能保證位置的準確性的。為此，在數控機床控制中就有每次開機先回參考點的操作。機床的刀具在發生故障時通常還處于加工位置，與工件有直接接觸，有時甚至還處于工件的內部（如鉆孔、攻螺紋等），為了安全地進行過參考點動作，必須首先手動將刀具移出加工位置。如果此時刀具的指向與 X，Y，Z 軸成一定角度（多軸機床），此項操作則變得尤其困難，往往要耗費大量的時間和人力。如圖4所示，為FANUC的編碼器為增量使用時，利用擋鐵回零。

圖4

FANUC 參考點返回示意圖

而絕對編碼器的出現，則很好的解決了這一問題。絕對值編碼器旋轉時，有與位置一一對應的代碼（二進制、BCD 碼等）輸出，從代碼的變更即可判別正反方向和位移所處的位置，而無需判向電路。它有一個絕對零位代碼，當停電或關機后再開機時，仍可準確地讀出停電或關機位置的代碼，并準確地找到零位代碼，可大幅度降低待機時間與開機時間，有效縮短原點復歸時間，還可省略限位開關，節省成本。現我國臺灣省及國外的數控機床，大多采用絕對式編碼器。

數控機床中編碼器的一些使用實例如下所示：

②角編碼器與旋轉刀庫連接，編碼器的輸出為當前的道具號，如圖6所示。

圖5 編碼器在定位加工中的應用

①已知增量式光電編碼器的參數和大、小皮帶輪的傳動比，若希望當加工好一個元件后緊接著加工另一元件，可計算出編碼器給出多少脈沖數時，電動機停轉，從而加工工件。如圖5所示。

圖7 編碼器在伺服電機中的應用

③利用編碼器測量伺服電機的轉速，并通過伺服控制系統控制其各種運行參數，如圖7所示。

4．結 語

目前，市場競爭愈演愈烈，數控機床的高精度和高效率是發展的方向。利用絕對式編碼器在斷電時仍可讀取機床的絕對位置，大幅降低開機時間和待機時間，提高了效率，還可節省限位開關，節省成本。所以光電編碼器特別是絕對式光電編碼器，在數控機床中作為檢測元件的使用是相當符合其功能要求的。

圖6 編碼器在刀庫選刀控制中的應用

參考文獻：

[1]陸偉.數控機床典型檢測元件的應用研究[J].Equipment Manufactring Technology,2010,(7):11-12.[2]湯彩萍.FANUC編碼器的研究與應用[J].機床電器,2008,(3):17-18.[3]楊元慶.光電編碼器分類及應用[J].儀表技術與傳感器.1993,(1)：29-30.

第三篇：位置與變換——平移與旋轉教學設計222

位置與變換（2）——平移與旋轉

教學內容：認識平移、旋轉現象，課本57、58頁內容 教學目的：

1、能結合實例，感知平移、旋轉現象，能在方格紙上畫出一個簡單的圖形沿水平方向、豎直方向平移后的圖形。

2、在解決問題的過程中，形成初步的空間觀念和方位感。

3、初步感受方向在現實生活中的作用，了解平移和旋轉給生活帶來的方便，進一步體會數學與生活的聯系。教學重點：

1、結合實例，感知平移、旋轉現象，能在方格紙上畫出一個簡單的圖形沿水平方向、豎直方向平移后的圖形。教具準備：多媒體、課件 學具準備：方格練習紙。教學過程：

一、談話引入：

師：同學們，你們去過游樂場么？ 生：去過。

師：游樂場都有什么好玩的呢？ 生交流。

二、學習新知：

（一）平移與旋轉現象

1、初步感知。【創設情境，激發興趣】 師：仔細觀察，你看到了什么？ 師：誰來說一說？

師：這些物體是怎樣運動的？【直觀感受，探究新知】 師：誰能來描述一下？

師：你能根據運動方式的不同給它們分分類嗎？同桌合作商量一下。

師：誰來說一說你們是怎樣分的？

師：如果讓你給這兩種不同的運動方式起名字，你覺得叫什么合適？

師：是的，像大門、汽車、升降機、傳送帶的運動，（師邊說邊模擬運動）都是平移現象；（板 書：平移）而像排氣扇、風扇等的運動，都是旋轉現象。（板書：旋轉）

師：剛才同學們都表現的十分出色，下面我們輕松一下，到游樂場去玩玩好嗎？（課件：游樂場小朋友正在玩各種游戲）同學們看這些游戲你們玩過嗎？

師：既然大家都玩過這些游戲，那你能說出他們都各在做什么運動嗎？（學生看著大屏幕自由發言，說出各類游戲的名稱。）

師：既然大家都玩過這些游戲，那你能說出他們都各在做什么運動嗎？

2、加深認識。【實踐操作，積累經驗】

①師：請同學們看一看大屏幕，分別是怎么運動的？（大屏幕展示）

②師：我們生活中也有許多這樣的現象，想一想哪里存在平移現象？哪里存在旋轉現象呢？同桌一起找一找。

③師：老師這里有一些運動的物體，請同學們來說一說他們都是怎樣運動的？

（大屏幕出示課件）生觀察并回答。師：老師要增加難度了，敢于接受挑戰嗎？

師：通過做平移運動回座位。（生倒退著回座位，然后轉身坐下，同學們很興奮）

師：他剛才的運動中不但有平移現象，還有什么現象？ ④師：現在誰來說一說什么是平移，什么是旋轉？ ⑤師：同桌合作，讓文具盒或數學書做平移運動。

（二）圖形的平移

1、師：老師這有一只小金魚想要吃水草，請同學們幫它游到水草處好嗎？

師：向左平移 7格。

師：（課件動態演示小金魚的點的平移方向）填空。

總結規律：觀察一個圖形的平移過程，只需要觀察該圖形上的任意一個點或一部分的平移過程就可以了。

2、師出示房子、火箭的圖形，請學生說出平移了幾格。

三、課堂練習。【拓展應用，發展思維】

課件出示習題。生完成并交流。師講解。（在方格紙上畫圖形、找棋子等）

四、小結。

師：隨著時鐘的旋轉，我們一起度過了快樂的 40 分鐘，你有什么收獲？

師：同學們都說的非常好，那么關于圖形的平移和旋轉我們以后繼續學習。

第四篇：DSP在控制中的應用

姓名：馮舒

學號：201352211

5DSP在控制中的應用

DSP 在電機控制方面的應用是一個新領域。DSP 是應用高性能的處理器提高對電機控制精度的一種芯片。高速的DSP 主要用在電機無傳感器控制和磁場定向控制中, 因為在無傳感器控制中需要用已知的電流和電壓實時計算速度和位置, 而在電機磁場定向控制中, 需要把所有的變量以矢量形式轉化到與定子旋轉磁場同步的坐標系中, 這些都需要進行大量的運算, 高速的DSP 可以實時完成這些工作。在價格上DSP 已經從最初期的幾百美元降到了幾美元。16 位的DSP 的性能也從5Mips(百萬次每秒)提高到了2000Mips。包括大容量片內存儲器, 還在片上集成多種外圍設備。

1.DSP控制器的特點

在DSP 問世之前, 設計者進行傳統的電機控制主要使用2 種組合: 用便宜的控制器控制昂貴的直流有刷電機或用復雜的控制器控制交流電機。復雜的速度變量控制器必須克服轉矩耦合,這些非線性電機要求更精確的控制算法以達到直流機的性能。因此, 直流機以其簡單的線性控制結構成為早期電機控制的首選。然而, 隨著DSP在電機控制領域的應用, 已經可做出性價比很高的無刷電機控制器。該控制器的計算速度超過Ls 級, 達到了高效、低成本、安靜、高可靠的生產要求, 且在系統中不需要大量的支持電路。

數字系統通常包括1 套響應說明(傳遞函數)、受控過程、計算單元、測量系統參數變量的傳感器、A/ D、D/ A 等。并且它的計算單元必須足夠快, 以在采樣結束前完成算法計算。控制器的采樣速率一般為受控系統帶寬的10 到20 倍。實際中, 運動控制要求處理器執行8~ 20Mips。這些要求使對電機進行控制的處理器從LCs(微秒級的微處理器)向DSP 過渡, DSP 的制造商也開發出了適于電機控制應用的產品。DSP 控制器的性價比要優于用在傳統高端控制器的LCs, DSP的單周期乘法指令和結果累加器大大加強了其性能。T I 公司的16 位定點處理器T MS320F240,就是經過優化專為電機控制開發的。

該芯片包括1 個20Mips 的處理器, 2 個10位的A/ D 轉換器, 1 個特別用來做控制的事件管理器。采用哈佛結構的雙總線形式,T MS320F240 可以在1 個周期內同時取指令和操作數, 使DSP 的速度提高到LCs 的2 倍以上。

2.DSP的控制任務

早期DSP 主要用做控制算法的運算, 現在設計者讓控制功能也由DSP 來實現, 則在數字控制系統中DSP 可以處理所有的工作。如DSP 通過對輸入和反饋信號進行處理來改善噪聲和不準確的信號。該過程對所有的傳感器操作都有改善作用, 被譽為/ 智能傳感器0。智能傳感器價格低、重量輕、可靠性高, 并且和DSP 或微處理器緊密聯系。因為DSP 可以通過精確的算法產生1 個變量估計值, 如轉子位置和磁通, 使系統省去不可靠的傳感器, 節約了資金, 可在一些控制中實現無傳感器控制。

DSP 還可以在高級算法的實時應用上改善系統控制的性能。許多控制算法包括自適應、多變量尋優、學習、自校正、神經網絡、遺傳算法和模糊邏輯, 都需要由DSP 的速度和性能來實現。對于許多系統, 在一般操作之前或當中必須估計一些系統的參數, DSP 有足夠的能力在處理其他任務的同時進行辨識和參數估算。

許多電機數字控制系統包括電源信號調節和功率因數校正。控制電機的系統, 通常都采用PWM 方法控制能量轉換器, DSP 帶有PWM 的產生功能。PWM 產生單元消除了DAC, 提高了供電量。先進的算法, 如空間矢量PWM 等需進行的大量運算, 由于采用了快速DSP 控制器這些運算, 都可以在1 ms 之內完成。這些算法提高了電能的利用率并且消除了不必要的電流諧波, 使電能的質量和信號的環境得到提高。在系統運行過程中, 故障的診斷和保護功能是必不可少的, 由DSP 作控制器的系統能夠輕松地實現這些功能。另外在許多控制系統中DSP 還可以實現非控制的功能, 包括與上位機的通信、數字濾波和數據總線的控制協議(如SCSI)等。

DSP 可以實現快速精確的變速度和轉矩控制, 增大了調速器的調速范圍。在某些場合負載可直接連在電機上而不需要其他的液壓子裝置。該特點在汽車上非常有用。汽車上液壓裝置占用了許多寶貴的空間并且消耗了發動機至少5% 的能量, 動力轉向系統就是其中的一例。用DSP 控制電子裝置實現這些功能, 不但可以節省空間能量和消耗, 而且可以得到更快的響應。在汽車上的其他應用還包括防抱死剎車系統、無級變速裝置、懸掛系統等。

DSP 在無刷電機控制方面的優越性使其不僅在工業自動化方面的應用劇增而且在白色家電市場(如洗衣機和甩干機等)、辦公用品和加熱、空氣調節器上也大量使用。例如在吹風機和壓縮機上DSP 可以用來實現節能降噪, 通過編程控制電機軟啟動以減小震動、噪音和磨損。辦公產品如打印機、復印機等的生產者也用DSP 控制電機實現低成本、高可靠性、低噪聲的產品。

交流感應電機的控制：

在很多領域, 交流電機、直流電機及直流無刷電機的性價比是三者競爭的焦點。電力電子技術特別是DSP 領域的進步使交流電機調速中具備優良性能。交流感應電機的磁場定向控制能實現很好的瞬態控制和穩態控制。數字控制器可以精確地控制電機輸入電壓的幅值和頻率, 如果電機的瞬態響應重要時, 磁場定向控制也可以精確控制電機的瞬態轉矩和速度。對交流感應電機應用無速度傳感器控制時, 節省費用并使可靠性也得到了提高。復雜的電機控制算法如自適應控制也需要用到DSP 的強大運算能力來保證實時性。DSP 也適合對直流無刷電機進行控制。三相直流無刷電機的簡單結構使其越來越受到歡迎, 首先它沒有電刷不需要定期進行維護, 它的線圈在定子上對散熱要求比較低, 另外直流無刷電機可以獲得相對較好的轉矩控制。1 個三相直流無刷電機在轉子上有2 個、4 個或更多的永磁極,定子繞組用來產生要求的旋轉磁場, 它的三相必須在控制器的控制下正確換相, 換相的次序由轉子的位置進行控制, 因此控制器需要算法去感知使用這些位置的信息, 產生正確的換相順序。在定子上加裝霍爾傳感器或位置編碼器獲取位置信息, 然后對其進行譯碼以控制相電流的方向和順序。無刷直流電機驅動系統必須保持適當的相電流大小。高速時, 電機的反相電動勢限制著相電流, 但在低速時, 反相電動勢接近于0, 因此必須采取其他的一些措施如關閉電流反饋環來保持電流。所以直流無刷電機控制系統不但要有相電流的信息, 還要產生適當的PWM 信號保持電流的幅值。另外, 在緊急情況下系統應該能夠禁止所有的PWM 通道以保護系統。DSP 有足夠的計算資源處理這些復雜的實時請求。

3.開關磁阻電機的驅動

電力電子技術的發展使得開關磁阻電機驅動系統得到廣泛的應用。開關磁阻電機驅動系統在很寬的調速范圍內都有很高的效率, 并且不需要復雜的功率轉

換器, 轉子上沒有繞組, 占用空間小。采用雙凸結構, 即定子和轉子都有突起的極。定子上有集中的繞組, 轉子上即使沒有繞組、籠條, 也不是永磁結構。把定子上正相相反的繞組串聯連接形成一相, 給定子磁極對通以能置則轉子對應的極對向著它運動以減少磁路中的磁阻。不斷給連續的定子相通電, 電機就會形成1 個旋轉方向上的轉矩, 驅動電機轉動。開關磁阻電機是高階非線性的, 運行性能依賴于能否正確選擇與轉子位置相關的相電流。當控制器給定子一相通電時, 對應的轉子極要接近定子極, 這個位置就產生了轉矩, 因此必須知道轉子的位置才可以進行控制。用DSP(如TMS320F240)組成的控制器非常適合于開關磁阻電機驅動的控制。如果對1 個四相開關磁阻電機進行控制, 就需要6 個獨立的通道。TMS320F240 提供了9 個獨立的PWM 通道, 每個通道都有單獨的比較寄存器, 通過對其寫入操作可以改變PWM 的占空比。而轉子的位置可以直接通過DSP 的QEP 接口或數字I/ O 口輸入。通過外部中斷引腳可以禁止所有的PWM 通道以防發生事故。

4.功率因數的校正

三相電壓型PWM 轉換器利用DSP 的A/ D轉換和PWM 生成單元進行功率因數的校(PFC), 應用到電機控制上可以改善功率信號的狀況, 減少了誤操作的發生。電機驅動應用改善的轉換器提高功率因數, 這種功率因數改善電路的使用要求交流電輸入電壓、直流電流和直流輸出電壓作為反饋輸入到系統, 控制器通過對它們的處理得到合適的PWM 方式。如果把功率因數校正應用在電機控制系統中, 就可以去掉專門的校正電路使控制方案中的元件變少, 增加系統的可靠性。PFC 也可以用到開關磁阻電機或感應電機的驅動上。

DSP有許多專用的外圍設備和高的執行特性, 使其成為了電機控制系統最好的芯片, 隨著DSP的不斷發展使電機的無速度傳感器控制器、智能控制器的性能越來越好, 以及機械和液壓裝置的去除都可以成為現實。綜上所述, DSP 非常適用于電機控制, 隨著對DSP 功能的不斷開發,在電機控制上將取代單片機而獲得巨大的發展。

第五篇：色彩秩序論文室內設計論文：色彩在設計中的應用

色彩秩序論文室內設計論文：色彩在設計中的應用 內容摘要：現代藝術設計已經步入了一個多元化的時期，新材料、新工藝層出不窮，對設計者也提出了更多的要求。色彩作為藝術設計的構成要素，有著先聲奪人的作用，把握了色與彩的審美標準，對設計出優秀的作品大有益處。

關鍵詞：色彩秩序 包裝設計 服裝設計 室內設計 當今社會步入了一個新時期，人們對審美的要求也越來越高。吃飯叫餐飲文化，人們不但要色香味俱全，也對飲食環境提出了更高要求；著裝叫服裝設計，居住叫環境藝術，總之，設計已經或多或少地參與到了人們的日常生活中，已經不再是設計師獨有的特權，而是人們生活中一個對美的追求。生活中的每一件物質產品，都是設計者從人性化角度出發，根據人們的生活需要進行設計和生產的，我們對信息或其他資訊的獲得有90%來自于眼睛，那么，所有的產品設計師在進行設計的時候，更重要的是對其色彩進行設計。色彩作為視覺傳遞的第一大要素，其特點表現在，人們首先是被色彩所吸引，進而引起人們對其造型和內涵的解讀，所以，了解色彩在不同設計領域的應用，可以使我們更加準確地使用色彩，從而設計出更多、更好的作品。

在包裝設計中，色彩作為一種表情達意的手段具有較強的視覺沖擊力，能快速地傳遞信息。在一些包裝設計中，如果采用標準用色，能夠引起人的注意，形成深刻印象，起到

強化信息的作用，這是視覺傳達的重要手段之一。如可口可樂企業標準用色，采用高純度的紅色，顯示了積極、鮮活與熱情，使消費者和觀者無形中受到這種精神的感染，從而可以獲得心理上的刺激與滿足。柯達膠卷的包裝設計，選擇了具視覺刺激效應的黃色為主調，用黃色樹立了商品形象。與柯達相應的日本富士膠卷的包裝設計，則選擇了富有朝氣和生命力的綠色為企業標準用色，綠色不僅傳達了產品的信息，也成為富士的形象和代名詞。顧客購買膠卷時，可以通過色彩對商品進行區分，如買個綠色的膠卷，買個黃色的膠卷，還有可口可樂的紅色標識與百事可樂的藍色標識，都可以運用企業標準用色加以區分。這些實例說明，色彩可以使商品建立固定的信息，強化人們對商品的印象，提高人們對商品的認知度，因此，現代包裝設計十分重視包裝的色彩，許多企業把企業vi的專用色延用到本企業的產品包裝上，使之產生統一感，強化企業形象。如許多商家在銷售商品的同時，一律使用統一的包裝紙，包裝袋突出了企業的標準色，使消費者帶著這些標準色走出商場后，起到宣傳產品的作用。在印刷技術高度發達的今天，包裝色彩的巧妙運用，不但能使包裝出奇制勝，并且可以有效地把握市場營銷脈搏，比起廣告更經濟、直接。因此，我們可以概括地說，在包裝設計中，色彩具有三種功能——傳達企業形象，表達產品的色彩感覺，提升購買欲。

色彩、造型、材料是服裝設計的三大要素，其中，色彩這一構成要素具有非常重要的意義，如果說造型設計是服裝設計的骨骼，那么色彩則是服裝設計的靈魂。從色彩的角度出發，任何一種顏色都是美妙、獨特的。世上沒有不好看的色彩，只有不成功的搭配。服裝的審美品質在很大程度上直接受到色彩的影響，在服裝設計中，人們對色彩的反應則是強烈的，服裝的色彩可以體現出著裝的文化修養、性別特征，以及民族特色、職業特征、個人氣質特征和個性風采，體現著時代感和人的精神面貌。提到服裝的色彩，人們最容易想到的是流行色。在現代生活中，追求色彩美是一種時尚，而當一些色彩被賦予時代精神，并符合人們的興趣愛好時，這種色彩就會流行起來，這可以理解為是一種時代潮流。服裝領域一向崇尚流行意識，流行色在服裝設計中的應用是人們對色彩時尚的追求，突出反映了現代人的審美特征，體現了人們求新、求異的心理。流行色變化的速度很快，所以，服裝設計師應具有一定的前瞻性，站在設計的前沿，準確把握流行趨勢，引導潮流，即把來自于消費市場的色彩記憶歸納提煉，并通過預告形成流行色。比如，一般春季會流行一些跳躍、活潑的色彩，夏季會流行一些淺透的、亮麗的色彩，秋冬季會流行色系偏重及高純的顏色。當代服裝設計的新潮款式和流行色相結合是一種必然，因此，設計師應仔細分析、研究流行色周期的規律，掌握流行周期和時間，這樣才能推

出符合人們更多審美要求的新潮服裝，并帶來經濟效益。

室內環境的色彩是室內設計最亮麗的風景，人一生中在室內的時間會達到95%，那么，色彩作為一種設計要素，效果的好壞會直接影響到人的生理和心理及情感意識。在進行室內色彩設計時，首先應明確空間的使用性質；其次考慮設計空間的大小、朝向和設計形式，設計師可以根據色調對空間進行調整；再次，根據使用者的年齡、性別，以及其對色彩的要求區分設計，但室內色彩的基本要求，實際上就是按照不同的設計對象有針對性地進行色彩配置。統一組織各種色彩為色相、明度和純度的過程就是配色過程。良好的室內環境色調，總是根據一定的秩序來組織各種色彩，總體原則應是大調和小調對比，也就是說，空間圍護體的界面、地面、墻體、天花等應采用同一原則，使之和諧統一，而室內陳設，如家具、飾品，則應成為小面積對比的色彩，只有這樣，才能設計出功能合理、符合人生理及心理要求的室內空間效果。

總之，在藝術設計的過程中離不開色彩學，掌握了色彩的基本知識，才能正確地駕馭色彩調配，在設計運用時準確、生動、到位，從而創造出藝術設計的精品。

參考文獻：

[1]楊國林.色彩構成[m].遼寧美術出版社，2005.[2]馮四東，朱輝球，吳天麟.色彩構成及應用[m].北京

工藝美術出版社，2007.