旋转编码器在位置控制的应用设计论文[精选五篇]

第一篇：旋转编码器在位置控制的应用设计论文

摘要：以提高锟压成型机切料长度的精度为改造目标。文章首先简介旋转编码器的工作原理和特点，然后阐述以PLC、旋转编码器和变频器构成的位置控制系统，并详细描述设计过程的位置计算、遇到的问题及改造的成效。

关键词：旋转编码器；PLC；变频器；成型机；位置控制

前言

改造之前的老式成型机利用接近开关来获得钢板的位置信息，通过调节接近开关的位置来预计电机和钢板的运动惯量，钢板在设定值停止的位置控制精度低，而且起动和刹车时的机械冲击大，经常出现故障。针对上述问题，我在这次改造中使用新的位置控制方式，利用旋转编码器、PLC、变频器等部件，目标是使位置控制的精度提高，使产品的长度误差在正负1mm以内。在自动模式下加工全程由程序控制，以双速运行使中间过程加快，同时可以实现成型机的牵引软启动和软制动使整个锟压过程平稳、无机械冲击。

1锟压成型机的基本结构

1。1锟压成型机主要由机架、锟轮机传动装置、放卷及切断装置组成被压制材料通常是1。0mm～2。0mm厚镀锌带状钢板。主机的传动是通过链条实现的，先由牵引电机经减速机传给主动压锟，再由主动压锟用链条带动其他多道压锟。上下各有压锟。压锟是由模具和转动轴组成，压锟带动钢带前进。前进方向上各轴的模具是按逐渐加深的顺序来安装的，所以钢带在模具间走过就逐渐被压制成设计要求的形状。锟压成型机的主机结构如图1所示。

1。2液压切断装置

液压切断部分由剪切刀架体和模具组成。该装置采用落料切断，以油缸液压推动切刀起落。切断后型材产品直接落至托料架。

1。3液压站

主要用于向生产线剪切装置提供压力油，液压站放置在剪切装置旁的非操作侧。

2旋转编码器简介

2。1光电式旋转编码器的工作原理

光电式旋转编码器，是一种通过光电转换将轴的角位移量转换成脉冲或数字量的传感器。把它装在转轴上可以被用作速度控制或位置控制系统的检测元件。旋转编码器主要参数是分辨率，编码器的光电码盘在360度范围有的通或暗刻线的数量称为分辨率，或直接称多少线。它通过编码器每转输出的脉冲数反映出来。

2。2增量式旋转编码器的特点

增量式编码器转轴旋转时，有相应的脉冲输出，其计数起点任意设定，可实现多圈无限累加和测量。本案是用旋转编码器来测钢带的相对位移，根据编码器的特点，选用增量式旋转编码器。

3旋转编码器在位置控制中的应用

3。1位置控制系统的构成位置控制方框图如图2所示，它主要由PLC、旋转编码器、变频器、触摸屏、变频电动机组成。以下着重介绍前面三个主要组件。3。1。1PLC。PLC采用三菱的FX1S—20MR，它作为控制系统的核心单元，负责接收旋转编码器送来的脉冲信号，经过内部的高速计数器C235进行计数和运算，按程序设定输出控制信号到变频器及电磁阀等执行器件，使机器按程序进行相应动作。其中传感器用旋转编码器对钢带的位移监测。3。1。2变频器。

（1）使用变频器调速的原因：虽然伺服系统有精确、快速定位的优点，大功率的伺服驱动器配伺服电机价钱也太高，故尝试使用变频器。现在本设计用旋转编码器测位移后将信息送到PLC按程序双速运行，避免高速停车，并通过精确的实时位置测算达到准确停车的效果。

（2）在变频器的控制端口DI1、DI2、DI3、COM输入由PLC输出正转、反转、低速的控制信号，驱动变频电机来完成相应的任务指令。变频器自带的制动单元配合外置的制动电阻作能耗制动。

（3）触摸屏作为PLC的输入和显示数据装置，使用触摸屏的RS—422接口与PLC连接，在触摸屏设定产品的数据并显示当前工作状态和数值。

3。2位移测量与计算

本设计采用旋转编码器产生与位移成正比的脉冲，将其输入PLC的X0高速计数器端口，构成位置反馈，累加脉冲数反映钢带位置，触摸屏显示经过程序换算的数值反映电机拖动机械实际行走的位移。程序中用单相单计数的高速计数器C235，32位增/减计数，机器默认为增计数。位移L=SI

（1）式中：S—脉冲当量；I—累计脉冲数注：旋转编码器安装在位移测量轮的轴上以测量轮转一圈计算，位移等于测量轮的周长C，累计脉冲数I等于每转一圈的脉冲数，即编码器的分辨率，欧姆龙编码器E6B2的分辨率：I=1000P/r，测量轮的直径D=95。5mm，所以L=C=πD，又根据式（1）得：S=L/I（2）将实际数值代入式

（2）：每一圈的位移L=πd=3。1416×95。5=300。02（mm）脉冲当量S=L/I=300。02/1000≈0。3（mm/P）如图3所示钢带位移计算的过程。设每个产品的加工周期所走过的总位移是L总，刀与测距光纤间的距离是L光纤距，产品上最末的孔到产品末端的距离L尾孔距，切刀的厚度L刀厚，长度校正L校。L总=L光纤距+L尾孔距+L刀厚+L校根据式（1）可得累计脉冲数I=L/S将位移转化成脉冲数，用比较指令把C235的累计数与设定值对应的脉冲数比较，取得机器动作所需精确的位置点。设定了低速长度L低就可以得：主速度位移是L总－L低。当钢带走完主速度位移，由PLC发出转入低速信号，使变频器的频率下降至3。5Hz，钢带以低速前进。图3中各段间距以Dxxx表示，是PLC程序里的数据寄存器，例如D192（低速长度）可以在触摸屏上直接修改设置数值。

3。3实际需要解决的几个技术问题

（1）高速计数器的溢出问题：PLC程序的32位增/减计数，计数范围—214783648~+214783647，若超过范围进行计数，高速计数器就会溢出。为解决这一问题，程序设置在产生计数溢出前C235复位，即每次切完产品后进行一次C235和长度数据寄存器复位，因为我们不需要整卷钢带的长度，只需分段计每节产品的长度。

（2）高速计数器输入信号频率限制问题：C235的输入脉冲频率有限制，其中X0的最高频率为10kHz。钢带前进最高速度约V=0。1m/s，脉冲当量是0。3mm/P，测量轮周长C=300。02mm。转一圈的时间T=C/V=0。3/0。1=3s，即转一圈对应1000P所用时间3s。实际使用的脉冲频率的最大值fmax=1000/3≈333（Hz）故实际使用的脉冲频率远小于X0的最高频率10kHz上限值。

（3）传动链条的间隙补偿问题：由于这种位移测量属于开环测量，因此必须解决传动链条的间隙补偿问题。为解决这一问题，可在程序中高速计数器的当前值累加一个间隙补偿量，即触摸屏显示的长度校正，这补偿量的大小根据多次调试来定。

4改造的成效分析

改造后机器比之前有以下效果：

（1）产品长度的合格率提高主要靠测量的精度提高，这次改造所用的旋转编码器位移测量装置每个脉冲的位移仅0。3mm。虽然这测量系统属于开环系统，其精度取决于位移的给定精度，而用旋转编码器来测量位移正好能够低成本地提高系统的给定精度。其次用程序控制变频器进行双速度切换，接近停车时以低速运行，钢带运行到预设的位移后，PLC的C235计数器计数脉冲累加达到主速度预设值，PLC发出换速指令送到变频器，钢带降速，以低速行到停止位，这样停车的位置更准确。停的位置准，落刀切出来的产品长度也就精确。计数脉冲累加达到刀与末端距离的预设值PLC指令低速结束变频器瞬间制动，与此同时切断装置的电磁阀开关动作，使油缸推动切刀落下，完成一次加工。

（2）操作便捷，机器的自动化程度提高。加工参数可在触摸屏上输入，长度、加工件数可以不断跳变显示。（3）用程序控制变频器运行频率，由变频器驱动电机，可以使启动和停止无机械冲击，而中间过程的主速度可以加快，这是双速运行的优势。解决了加工速度和产品精度的矛盾。

参考文献

[1]卢宁，张晋宏。一种用PLC和旋转编码器测量位移的方法[J]。机械工程与自动化，2007（4）。

第二篇：光电编码器在数控加工机床中的应用

光电编码器在数控机床中的应用探究

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（中原工学院 机电学院，河南 郑州 450007）

摘要：在对数控机床功能需求分析的基础上，将光电编码器进行工艺性和实用性分析，证明其在数控加工的应用是符合功能要求的。

关键词：光电编码器；数控机床；检测元件

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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数控机床是一种高精度、高效率的加工设备，而实现其安全可靠的运行需要精确的检测和控制，本文在对数控机床功能需求分析的基础上，将光电编码器进行工艺性和实用性分析，验证其使用的可靠性。

1.数控机床对检测元件的功能需求

数控机床作为一种生产设备，依靠其高精度、高效率的加工优势，在我国的应用已日趋广泛。数控机床要实现其安全、可靠的运行，离不开各种各样的检测元件。检测元件是数控机床伺服系统的重要组成部分，起着检测各控制轴的位移和速度的作用，它把检测到的信号反馈回去，构成闭环系统。测量方式可分为直接测量和间接测量。直接测量，就是对机床的直线位移采用直线型检测元件测量，直接测量常用的检测元件一般包括：直线感应同步器、计量光栅、磁尺激光干涉仪。间接测量就是对机床的直线位移采用回转型检测元件测量，间接测量常用的检测元件一般包括：脉冲编码器、旋转变压器、圆感应同步器、圆光栅和圆磁栅。

位置检测装置是数控机床的重要组成部分，其作用就是检测位移量，并发出反馈信号与数控装置发出的指令信号相比较，若有偏差，经放大后控制执行部件使其向着消除偏差的方向运动，直至偏差等于零为止。为了提高数控机床的加工精度，必须提高检测元件和检测系统的精度。

光电编码器，是一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量的传感器。这是目前应用最多的传感 器，光电编码器是由光栅盘和光电检测装置组成。光栅盘是在一定直径的圆板上等分地开通若干个长方形孔。由于光电码盘与电动机同轴，电动机旋转时，光栅盘与电动 机同速旋转，经发光二极管等电子元件组成的检测装置检测输出若干脉冲信号，其原理示意图如图1所示；通过计算每秒光电编码器输出脉冲的个数就能反映当前电 动机的转速。此外，为判断旋转方向，码盘还可提供相位相差90º的两路脉冲信号。根据检测原理，编码器可分为光学式、磁式、感应式和电容式。根据其刻度方法及信号输出形式，可分为增量式、绝对式以及混合式三种。

图1 光电编码器的工作原理

2.1 增量式编码器

增量式编码器是直接利用光电转换原理输出三组方波脉冲A、B和Z相；A、B两组脉冲相位差90º，从而可方便地判断出旋转方向，而Z相为每转一个脉冲，用于 基准点定位。它的优点是原理构造简单，机械平均寿命可在几万小时以上，抗干扰能力强，可靠性高，适合于长距离传输。其缺点是无法输出轴转动的绝对位置信息。[1] 2．光电编码器的实用性分析

图2 增量式光电编码器

2.2 绝对式编码器

绝对编码器是直接输出数字量的传感器，在它的圆形码盘上沿径向有若干同心码道，每条道上由透 光和不透光的扇形区相间组成，相邻码道的扇区数目是双倍关系，码盘上的码道数就是它的二进制数码的位数，在码盘的一侧是光源，另一侧对应每一码道有一光敏 元件；当码盘处于不同位置时，各光敏元件根据受光照与否转换出相应的电平信号，形成二进制数。这种编码器的特点是不要计数器，在转轴的任意位置都可读出一个固定的与位置相对应的数字码。显然，码道越多，分辨率就越高，对于一个具有 N位二进制分辨率的编码器，其码盘必须有N条码道。

图3 绝对式光电编码器

目前生产和使用的机床大多采用的是半闭环控制方式。大多数的系统生产厂家，均将位置编码器内置于驱动电机端部，间接测量执行部件的实际位置或位移。光电编码器是一种光学式位置检测元件，编码盘直接装在电机的旋转轴上，以测出轴的旋转角度位置和速度变化，其输出信号为电脉冲。这种检测方式的特点，是非接触式的，无摩擦和磨损，驱动力矩小，响应速度快。而缺点是抗污染能力差，容易损坏。

3．光电编码器在数控机床中的应用

增量式编码器以转动时输出脉冲，通过计数器来知道其位置。当编码器停电时，存放在缓冲器或外部计数器中的数值将丢失。这说明如果机床因下班或维修而被迫关机时，重新启动后，编码器将无法知道其确切位置。解决的方法是增加参考点，编码器每经过参考点，缓冲器或计数器被清零，数控系统才知道确切的位置。在回过参考点以前，是不能保证位置的准确性的。为此，在数控机床控制中就有每次开机先回参考点的操作。机床的刀具在发生故障时通常还处于加工位置，与工件有直接接触，有时甚至还处于工件的内部（如钻孔、攻螺纹等），为了安全地进行过参考点动作，必须首先手动将刀具移出加工位置。如果此时刀具的指向与 X，Y，Z 轴成一定角度（多轴机床），此项操作则变得尤其困难，往往要耗费大量的时间和人力。如图4所示，为FANUC的编码器为增量使用时，利用挡铁回零。

图4

FANUC 参考点返回示意图

而绝对编码器的出现，则很好的解决了这一问题。绝对值编码器旋转时，有与位置一一对应的代码（二进制、BCD 码等）输出，从代码的变更即可判别正反方向和位移所处的位置，而无需判向电路。它有一个绝对零位代码，当停电或关机后再开机时，仍可准确地读出停电或关机位置的代码，并准确地找到零位代码，可大幅度降低待机时间与开机时间，有效缩短原点复归时间，还可省略限位开关，节省成本。现我国台湾省及国外的数控机床，大多采用绝对式编码器。

数控机床中编码器的一些使用实例如下所示：

②角编码器与旋转刀库连接，编码器的输出为当前的道具号，如图6所示。

图5 编码器在定位加工中的应用

①已知增量式光电编码器的参数和大、小皮带轮的传动比，若希望当加工好一个元件后紧接着加工另一元件，可计算出编码器给出多少脉冲数时，电动机停转，从而加工工件。如图5所示。

图7 编码器在伺服电机中的应用

③利用编码器测量伺服电机的转速，并通过伺服控制系统控制其各种运行参数，如图7所示。

4．结 语

目前，市场竞争愈演愈烈，数控机床的高精度和高效率是发展的方向。利用绝对式编码器在断电时仍可读取机床的绝对位置，大幅降低开机时间和待机时间，提高了效率，还可节省限位开关，节省成本。所以光电编码器特别是绝对式光电编码器，在数控机床中作为检测元件的使用是相当符合其功能要求的。

图6 编码器在刀库选刀控制中的应用

参考文献：

[1]陆伟.数控机床典型检测元件的应用研究[J].Equipment Manufactring Technology,2010,(7):11-12.[2]汤彩萍.FANUC编码器的研究与应用[J].机床电器,2008,(3):17-18.[3]杨元庆.光电编码器分类及应用[J].仪表技术与传感器.1993,(1)：29-30.

第三篇：位置与变换——平移与旋转教学设计222

位置与变换（2）——平移与旋转

教学内容：认识平移、旋转现象，课本57、58页内容 教学目的：

1、能结合实例，感知平移、旋转现象，能在方格纸上画出一个简单的图形沿水平方向、竖直方向平移后的图形。

2、在解决问题的过程中，形成初步的空间观念和方位感。

3、初步感受方向在现实生活中的作用，了解平移和旋转给生活带来的方便，进一步体会数学与生活的联系。教学重点：

1、结合实例，感知平移、旋转现象，能在方格纸上画出一个简单的图形沿水平方向、竖直方向平移后的图形。教具准备：多媒体、课件 学具准备：方格练习纸。教学过程：

一、谈话引入：

师：同学们，你们去过游乐场么？ 生：去过。

师：游乐场都有什么好玩的呢？ 生交流。

二、学习新知：

（一）平移与旋转现象

1、初步感知。【创设情境，激发兴趣】 师：仔细观察，你看到了什么？ 师：谁来说一说？

师：这些物体是怎样运动的？【直观感受，探究新知】 师：谁能来描述一下？

师：你能根据运动方式的不同给它们分分类吗？同桌合作商量一下。

师：谁来说一说你们是怎样分的？

师：如果让你给这两种不同的运动方式起名字，你觉得叫什么合适？

师：是的，像大门、汽车、升降机、传送带的运动，（师边说边模拟运动）都是平移现象；（板 书：平移）而像排气扇、风扇等的运动，都是旋转现象。（板书：旋转）

师：刚才同学们都表现的十分出色，下面我们轻松一下，到游乐场去玩玩好吗？（课件：游乐场小朋友正在玩各种游戏）同学们看这些游戏你们玩过吗？

师：既然大家都玩过这些游戏，那你能说出他们都各在做什么运动吗？（学生看着大屏幕自由发言，说出各类游戏的名称。）

师：既然大家都玩过这些游戏，那你能说出他们都各在做什么运动吗？

2、加深认识。【实践操作，积累经验】

①师：请同学们看一看大屏幕，分别是怎么运动的？（大屏幕展示）

②师：我们生活中也有许多这样的现象，想一想哪里存在平移现象？哪里存在旋转现象呢？同桌一起找一找。

③师：老师这里有一些运动的物体，请同学们来说一说他们都是怎样运动的？

（大屏幕出示课件）生观察并回答。师：老师要增加难度了，敢于接受挑战吗？

师：通过做平移运动回座位。（生倒退着回座位，然后转身坐下，同学们很兴奋）

师：他刚才的运动中不但有平移现象，还有什么现象？ ④师：现在谁来说一说什么是平移，什么是旋转？ ⑤师：同桌合作，让文具盒或数学书做平移运动。

（二）图形的平移

1、师：老师这有一只小金鱼想要吃水草，请同学们帮它游到水草处好吗？

师：向左平移 7格。

师：（课件动态演示小金鱼的点的平移方向）填空。

总结规律：观察一个图形的平移过程，只需要观察该图形上的任意一个点或一部分的平移过程就可以了。

2、师出示房子、火箭的图形，请学生说出平移了几格。

三、课堂练习。【拓展应用，发展思维】

课件出示习题。生完成并交流。师讲解。（在方格纸上画图形、找棋子等）

四、小结。

师：随着时钟的旋转，我们一起度过了快乐的 40 分钟，你有什么收获？

师：同学们都说的非常好，那么关于图形的平移和旋转我们以后继续学习。

第四篇：DSP在控制中的应用

姓名：冯舒

学号：201352211

5DSP在控制中的应用

DSP 在电机控制方面的应用是一个新领域。DSP 是应用高性能的处理器提高对电机控制精度的一种芯片。高速的DSP 主要用在电机无传感器控制和磁场定向控制中, 因为在无传感器控制中需要用已知的电流和电压实时计算速度和位置, 而在电机磁场定向控制中, 需要把所有的变量以矢量形式转化到与定子旋转磁场同步的坐标系中, 这些都需要进行大量的运算, 高速的DSP 可以实时完成这些工作。在价格上DSP 已经从最初期的几百美元降到了几美元。16 位的DSP 的性能也从5Mips(百万次每秒)提高到了2000Mips。包括大容量片内存储器, 还在片上集成多种外围设备。

1.DSP控制器的特点

在DSP 问世之前, 设计者进行传统的电机控制主要使用2 种组合: 用便宜的控制器控制昂贵的直流有刷电机或用复杂的控制器控制交流电机。复杂的速度变量控制器必须克服转矩耦合,这些非线性电机要求更精确的控制算法以达到直流机的性能。因此, 直流机以其简单的线性控制结构成为早期电机控制的首选。然而, 随着DSP在电机控制领域的应用, 已经可做出性价比很高的无刷电机控制器。该控制器的计算速度超过Ls 级, 达到了高效、低成本、安静、高可靠的生产要求, 且在系统中不需要大量的支持电路。

数字系统通常包括1 套响应说明(传递函数)、受控过程、计算单元、测量系统参数变量的传感器、A/ D、D/ A 等。并且它的计算单元必须足够快, 以在采样结束前完成算法计算。控制器的采样速率一般为受控系统带宽的10 到20 倍。实际中, 运动控制要求处理器执行8~ 20Mips。这些要求使对电机进行控制的处理器从LCs(微秒级的微处理器)向DSP 过渡, DSP 的制造商也开发出了适于电机控制应用的产品。DSP 控制器的性价比要优于用在传统高端控制器的LCs, DSP的单周期乘法指令和结果累加器大大加强了其性能。T I 公司的16 位定点处理器T MS320F240,就是经过优化专为电机控制开发的。

该芯片包括1 个20Mips 的处理器, 2 个10位的A/ D 转换器, 1 个特别用来做控制的事件管理器。采用哈佛结构的双总线形式,T MS320F240 可以在1 个周期内同时取指令和操作数, 使DSP 的速度提高到LCs 的2 倍以上。

2.DSP的控制任务

早期DSP 主要用做控制算法的运算, 现在设计者让控制功能也由DSP 来实现, 则在数字控制系统中DSP 可以处理所有的工作。如DSP 通过对输入和反馈信号进行处理来改善噪声和不准确的信号。该过程对所有的传感器操作都有改善作用, 被誉为/ 智能传感器0。智能传感器价格低、重量轻、可靠性高, 并且和DSP 或微处理器紧密联系。因为DSP 可以通过精确的算法产生1 个变量估计值, 如转子位置和磁通, 使系统省去不可靠的传感器, 节约了资金, 可在一些控制中实现无传感器控制。

DSP 还可以在高级算法的实时应用上改善系统控制的性能。许多控制算法包括自适应、多变量寻优、学习、自校正、神经网络、遗传算法和模糊逻辑, 都需要由DSP 的速度和性能来实现。对于许多系统, 在一般操作之前或当中必须估计一些系统的参数, DSP 有足够的能力在处理其他任务的同时进行辨识和参数估算。

许多电机数字控制系统包括电源信号调节和功率因数校正。控制电机的系统, 通常都采用PWM 方法控制能量转换器, DSP 带有PWM 的产生功能。PWM 产生单元消除了DAC, 提高了供电量。先进的算法, 如空间矢量PWM 等需进行的大量运算, 由于采用了快速DSP 控制器这些运算, 都可以在1 ms 之内完成。这些算法提高了电能的利用率并且消除了不必要的电流谐波, 使电能的质量和信号的环境得到提高。在系统运行过程中, 故障的诊断和保护功能是必不可少的, 由DSP 作控制器的系统能够轻松地实现这些功能。另外在许多控制系统中DSP 还可以实现非控制的功能, 包括与上位机的通信、数字滤波和数据总线的控制协议(如SCSI)等。

DSP 可以实现快速精确的变速度和转矩控制, 增大了调速器的调速范围。在某些场合负载可直接连在电机上而不需要其他的液压子装置。该特点在汽车上非常有用。汽车上液压装置占用了许多宝贵的空间并且消耗了发动机至少5% 的能量, 动力转向系统就是其中的一例。用DSP 控制电子装置实现这些功能, 不但可以节省空间能量和消耗, 而且可以得到更快的响应。在汽车上的其他应用还包括防抱死刹车系统、无级变速装置、悬挂系统等。

DSP 在无刷电机控制方面的优越性使其不仅在工业自动化方面的应用剧增而且在白色家电市场(如洗衣机和甩干机等)、办公用品和加热、空气调节器上也大量使用。例如在吹风机和压缩机上DSP 可以用来实现节能降噪, 通过编程控制电机软启动以减小震动、噪音和磨损。办公产品如打印机、复印机等的生产者也用DSP 控制电机实现低成本、高可靠性、低噪声的产品。

交流感应电机的控制：

在很多领域, 交流电机、直流电机及直流无刷电机的性价比是三者竞争的焦点。电力电子技术特别是DSP 领域的进步使交流电机调速中具备优良性能。交流感应电机的磁场定向控制能实现很好的瞬态控制和稳态控制。数字控制器可以精确地控制电机输入电压的幅值和频率, 如果电机的瞬态响应重要时, 磁场定向控制也可以精确控制电机的瞬态转矩和速度。对交流感应电机应用无速度传感器控制时, 节省费用并使可靠性也得到了提高。复杂的电机控制算法如自适应控制也需要用到DSP 的强大运算能力来保证实时性。DSP 也适合对直流无刷电机进行控制。三相直流无刷电机的简单结构使其越来越受到欢迎, 首先它没有电刷不需要定期进行维护, 它的线圈在定子上对散热要求比较低, 另外直流无刷电机可以获得相对较好的转矩控制。1 个三相直流无刷电机在转子上有2 个、4 个或更多的永磁极,定子绕组用来产生要求的旋转磁场, 它的三相必须在控制器的控制下正确换相, 换相的次序由转子的位置进行控制, 因此控制器需要算法去感知使用这些位置的信息, 产生正确的换相顺序。在定子上加装霍尔传感器或位置编码器获取位置信息, 然后对其进行译码以控制相电流的方向和顺序。无刷直流电机驱动系统必须保持适当的相电流大小。高速时, 电机的反相电动势限制着相电流, 但在低速时, 反相电动势接近于0, 因此必须采取其他的一些措施如关闭电流反馈环来保持电流。所以直流无刷电机控制系统不但要有相电流的信息, 还要产生适当的PWM 信号保持电流的幅值。另外, 在紧急情况下系统应该能够禁止所有的PWM 通道以保护系统。DSP 有足够的计算资源处理这些复杂的实时请求。

3.开关磁阻电机的驱动

电力电子技术的发展使得开关磁阻电机驱动系统得到广泛的应用。开关磁阻电机驱动系统在很宽的调速范围内都有很高的效率, 并且不需要复杂的功率转

换器, 转子上没有绕组, 占用空间小。采用双凸结构, 即定子和转子都有突起的极。定子上有集中的绕组, 转子上即使没有绕组、笼条, 也不是永磁结构。把定子上正相相反的绕组串联连接形成一相, 给定子磁极对通以能置则转子对应的极对向着它运动以减少磁路中的磁阻。不断给连续的定子相通电, 电机就会形成1 个旋转方向上的转矩, 驱动电机转动。开关磁阻电机是高阶非线性的, 运行性能依赖于能否正确选择与转子位置相关的相电流。当控制器给定子一相通电时, 对应的转子极要接近定子极, 这个位置就产生了转矩, 因此必须知道转子的位置才可以进行控制。用DSP(如TMS320F240)组成的控制器非常适合于开关磁阻电机驱动的控制。如果对1 个四相开关磁阻电机进行控制, 就需要6 个独立的通道。TMS320F240 提供了9 个独立的PWM 通道, 每个通道都有单独的比较寄存器, 通过对其写入操作可以改变PWM 的占空比。而转子的位置可以直接通过DSP 的QEP 接口或数字I/ O 口输入。通过外部中断引脚可以禁止所有的PWM 通道以防发生事故。

4.功率因数的校正

三相电压型PWM 转换器利用DSP 的A/ D转换和PWM 生成单元进行功率因数的校(PFC), 应用到电机控制上可以改善功率信号的状况, 减少了误操作的发生。电机驱动应用改善的转换器提高功率因数, 这种功率因数改善电路的使用要求交流电输入电压、直流电流和直流输出电压作为反馈输入到系统, 控制器通过对它们的处理得到合适的PWM 方式。如果把功率因数校正应用在电机控制系统中, 就可以去掉专门的校正电路使控制方案中的元件变少, 增加系统的可靠性。PFC 也可以用到开关磁阻电机或感应电机的驱动上。

DSP有许多专用的外围设备和高的执行特性, 使其成为了电机控制系统最好的芯片, 随着DSP的不断发展使电机的无速度传感器控制器、智能控制器的性能越来越好, 以及机械和液压装置的去除都可以成为现实。综上所述, DSP 非常适用于电机控制, 随着对DSP 功能的不断开发,在电机控制上将取代单片机而获得巨大的发展。

第五篇：色彩秩序论文室内设计论文：色彩在设计中的应用

色彩秩序论文室内设计论文：色彩在设计中的应用 内容摘要：现代艺术设计已经步入了一个多元化的时期，新材料、新工艺层出不穷，对设计者也提出了更多的要求。色彩作为艺术设计的构成要素，有着先声夺人的作用，把握了色与彩的审美标准，对设计出优秀的作品大有益处。

关键词：色彩秩序 包装设计 服装设计 室内设计 当今社会步入了一个新时期，人们对审美的要求也越来越高。吃饭叫餐饮文化，人们不但要色香味俱全，也对饮食环境提出了更高要求；着装叫服装设计，居住叫环境艺术，总之，设计已经或多或少地参与到了人们的日常生活中，已经不再是设计师独有的特权，而是人们生活中一个对美的追求。生活中的每一件物质产品，都是设计者从人性化角度出发，根据人们的生活需要进行设计和生产的，我们对信息或其他资讯的获得有90%来自于眼睛，那么，所有的产品设计师在进行设计的时候，更重要的是对其色彩进行设计。色彩作为视觉传递的第一大要素，其特点表现在，人们首先是被色彩所吸引，进而引起人们对其造型和内涵的解读，所以，了解色彩在不同设计领域的应用，可以使我们更加准确地使用色彩，从而设计出更多、更好的作品。

在包装设计中，色彩作为一种表情达意的手段具有较强的视觉冲击力，能快速地传递信息。在一些包装设计中，如果采用标准用色，能够引起人的注意，形成深刻印象，起到

强化信息的作用，这是视觉传达的重要手段之一。如可口可乐企业标准用色，采用高纯度的红色，显示了积极、鲜活与热情，使消费者和观者无形中受到这种精神的感染，从而可以获得心理上的刺激与满足。柯达胶卷的包装设计，选择了具视觉刺激效应的黄色为主调，用黄色树立了商品形象。与柯达相应的日本富士胶卷的包装设计，则选择了富有朝气和生命力的绿色为企业标准用色，绿色不仅传达了产品的信息，也成为富士的形象和代名词。顾客购买胶卷时，可以通过色彩对商品进行区分，如买个绿色的胶卷，买个黄色的胶卷，还有可口可乐的红色标识与百事可乐的蓝色标识，都可以运用企业标准用色加以区分。这些实例说明，色彩可以使商品建立固定的信息，强化人们对商品的印象，提高人们对商品的认知度，因此，现代包装设计十分重视包装的色彩，许多企业把企业vi的专用色延用到本企业的产品包装上，使之产生统一感，强化企业形象。如许多商家在销售商品的同时，一律使用统一的包装纸，包装袋突出了企业的标准色，使消费者带着这些标准色走出商场后，起到宣传产品的作用。在印刷技术高度发达的今天，包装色彩的巧妙运用，不但能使包装出奇制胜，并且可以有效地把握市场营销脉搏，比起广告更经济、直接。因此，我们可以概括地说，在包装设计中，色彩具有三种功能——传达企业形象，表达产品的色彩感觉，提升购买欲。

色彩、造型、材料是服装设计的三大要素，其中，色彩这一构成要素具有非常重要的意义，如果说造型设计是服装设计的骨骼，那么色彩则是服装设计的灵魂。从色彩的角度出发，任何一种颜色都是美妙、独特的。世上没有不好看的色彩，只有不成功的搭配。服装的审美品质在很大程度上直接受到色彩的影响，在服装设计中，人们对色彩的反应则是强烈的，服装的色彩可以体现出着装的文化修养、性别特征，以及民族特色、职业特征、个人气质特征和个性风采，体现着时代感和人的精神面貌。提到服装的色彩，人们最容易想到的是流行色。在现代生活中，追求色彩美是一种时尚，而当一些色彩被赋予时代精神，并符合人们的兴趣爱好时，这种色彩就会流行起来，这可以理解为是一种时代潮流。服装领域一向崇尚流行意识，流行色在服装设计中的应用是人们对色彩时尚的追求，突出反映了现代人的审美特征，体现了人们求新、求异的心理。流行色变化的速度很快，所以，服装设计师应具有一定的前瞻性，站在设计的前沿，准确把握流行趋势，引导潮流，即把来自于消费市场的色彩记忆归纳提炼，并通过预告形成流行色。比如，一般春季会流行一些跳跃、活泼的色彩，夏季会流行一些浅透的、亮丽的色彩，秋冬季会流行色系偏重及高纯的颜色。当代服装设计的新潮款式和流行色相结合是一种必然，因此，设计师应仔细分析、研究流行色周期的规律，掌握流行周期和时间，这样才能推

出符合人们更多审美要求的新潮服装，并带来经济效益。

室内环境的色彩是室内设计最亮丽的风景，人一生中在室内的时间会达到95%，那么，色彩作为一种设计要素，效果的好坏会直接影响到人的生理和心理及情感意识。在进行室内色彩设计时，首先应明确空间的使用性质；其次考虑设计空间的大小、朝向和设计形式，设计师可以根据色调对空间进行调整；再次，根据使用者的年龄、性别，以及其对色彩的要求区分设计，但室内色彩的基本要求，实际上就是按照不同的设计对象有针对性地进行色彩配置。统一组织各种色彩为色相、明度和纯度的过程就是配色过程。良好的室内环境色调，总是根据一定的秩序来组织各种色彩，总体原则应是大调和小调对比，也就是说，空间围护体的界面、地面、墙体、天花等应采用同一原则，使之和谐统一，而室内陈设，如家具、饰品，则应成为小面积对比的色彩，只有这样，才能设计出功能合理、符合人生理及心理要求的室内空间效果。

总之，在艺术设计的过程中离不开色彩学，掌握了色彩的基本知识，才能正确地驾驭色彩调配，在设计运用时准确、生动、到位，从而创造出艺术设计的精品。

参考文献：

[1]杨国林.色彩构成[m].辽宁美术出版社，2005.[2]冯四东，朱辉球，吴天麟.色彩构成及应用[m].北京

工艺美术出版社，2007.