输液速度的控制与外渗
静脉滴注简称为“静滴或打点滴”，有人认为，静滴时药液的滴速快慢几乎没什么关系，只要把药液输进血管就行。有的患者在医护人员不在场时，随意加快或减慢药液的滴速，这是很危险的。
(1)儿童和老年人、心肾功能较差的人必须慢滴，否则会因短时内输入大量液体，使心脏负担过重，甚至导致心力衰竭。
(2)因腹泻、呕吐、出血、烧伤等引起人体严重脱水而出现休克者，静滴的速度要快。如有必要甚至可在手、足同时静滴(多通道输液)，以尽快增加血容量，促使病情好转。
(3)患严重心、肺疾病和肾功能不良者，尽量不宜静滴，以免加重心肺的负担。非用不可时应谨慎，使药液呈小滴，滴速要慢，同时密切观察心、肺、肾功能。
(4)不同药的滴速也不一样，如高渗氯化钠注射液、含钾药、升压药的滴速宜慢。而治疗脑出血、颅内压增高的疾病时，滴速应快，一般要求在15～30分钟滴毕20％甘露醇注射液250ml，否则起不到降低颅压的作用。
(5)治疗脑血栓常用药的渗透压较高，输入体内后，会在短时间内使患者的血容量快速增多，导致心脏负担过重，甚至发生心力衰竭、肺水肿等症。因此，滴速每分钟多少滴为宜，是一个比较复杂的问题。一般来说，成人以每分钟40～60滴的滴速较安全，但最佳滴速应由医护人员根据用药者的年龄、病情和药物性质来控制，患者不宜随意自行调整滴速。
输液速度应根据病情、输液总量、输液目的和药物性质等情况确定。概括起来，可分以下几类情况。
⒈一般速度：补充每日正常生理消耗量的输液以及为了输入某些液物(如抗菌素、激素、维生素、止血液、治疗肝脏疾病的输助药等)时，一般每分钟5ml左右。通常所说的输液速度每分钟60～80滴，就是指这类情况。
静滴氯化钾，如速度过快可使血清钾突然上升引起高血钾，从而抑制心肌，以致使心脏停搏于舒张期状态。因为血清钾达7.5毫当量/升时，即有可能发生死亡。如果把1克氯化钾(13.9毫当量)直接推入血液，那么在短暂时间内，就可使血清钾水平从原来的基础上立即增高3～3.5毫当量/升，显然是极危险的。所以氯化钾的输注速度，一般要求稀释成0.3%的浓度，每分钟4～6ml。
葡萄糖溶液如输入过快，则机体对葡萄糖不能充分利用，部分葡萄糖就会从尿中排出。据分析，每公斤体重，每小时接受葡萄糖的限度大约为0.5g。因此，成人输注10%的葡萄糖时，以每分钟5～6ml 较为适宜。
此外，输入生理盐水时，也不宜过快，因为生理盐水中，只有钠的溶度和血浆相近似，而氯的含量却远远高于血浆浓度(生理盐水的氯浓度154毫当量/升，血浆的氯浓度只有103毫当量/升)，输液过快的结果，可使氯离子在体内迅速增多。如肾功能健全时，过多的氯离子尚可由尿中排出，以保持离子间平衡；如肾功能不全，则可造成高氯性的酸中毒。
⒉快速：严重脱水病人，如心肺功能良好，一般应以每分钟10m l左右的速度进行补救，全日总输量宜在6～8小时完成，以便输液完毕后病人得以休息。
血容量严重不足的休克病人，抢救开始1～2小时内的输液速度每分钟应在15ml以上。因为，倘若在2小时内输入2000ml液体，就可使一个休克病人迅速好转的话，若慢速输入，使2000ml液体在24小时内缓缓滴入，则对休克无济于事。
急性肾功能衰竭进行试探性补救时，常给10%葡萄糖溶解500ml，以每分钟15～25ml速度输入。为了扩容输入5%碳酸氢钠或低分子右旋糖肝，为了降低颅内压或急性肾功能衰竭而早期使用甘露醇时，每分钟均需以10ml左右的速度进行。
快速静滴时，要注意观察病情，因为静脉输液过快，血溶量骤然增加，心肺负荷过度，严重者可导致心力衰竭、肺水肿，这种情况尤其多见于原有心肺疾患的病人或年老病人。因此，在达到每分钟10m l以上的快速输液时，护理人员应确切掌握输液前的呼吸次数与脉率，如输液后，呼吸次数与脉率较前为快，且伴有频繁咳嗽者，应减慢滴速，并立即通知医生进行检查。若出现双肺底湿性罗音，说明存在肺水肿的先兆棗肺瘀血现象。此时应立即根据医嘱静脉注射快速利尿剂。另外尚须注意，高渗溶液输入速度过快时，可引起短暂的低血压(可能与冠状动脉功能失调、致使心排出量减少有关)也必须予以警惕。
⒊慢速：颅脑、心肺疾患者及老年人输液均宜以缓慢的速度滴入。缓慢输液的速度一般要求每分钟在2～4ml以下，有些甚至需要在1ml 以下。
⒋随时调速：根据治疗要求不同，输液时除有始终保持一种速度的情况外，还有须按实际需要随时调节滴速。
如脱水病人补液时应先快后慢。输液血管活性药的速度应以既能保持血压的一定水平(80～100/60～80mmHg)又不致使血压过分升高
为宜，例如去甲基肾上腺素滴速可维持在4～20μg/分，阿拉明维持在30～800μg/分等。为便于计算这些药物输入剂量，在配制液浓度时，使在一定量的液体内加入药量恰好使每滴所含的药量为一个整数，这样易于调节计算，如需低浓度或高浓度，则可按倍稀释。如滴管为20gtt/ml，同500ml生理盐水配成每滴含阿拉明10μg/时，需加入多少mg阿拉明？通过计算就可以知道需加100mg(10μg×20×5 00=100.00μg=100mg)。如需高浓度，将阿拉明加倍或将生理盐水减半，则成每滴含20μg；如需低浓度，将阿拉明减半或将生理盐水加倍，则成每滴含5μg。可依次类推。
最后还要注意，要达到需要的输液速度，一定要开放一条可靠的静脉通路，尤其要求快速输液时，针头要粗、固定要牢。危重病人应同时开放两条通路，一条补液，一条根据病情加用各种药物静脉滴注。另外，根据循环稳定情况(血压、脉搏)、脱水情况及输入量的记录，应该每6～8小时总结平衡一次，以便医生及时决定调整补液速度。
输液速度判定
输液外渗
1 输液外渗的常见原因
1.1 患者因素
1.1.1 婴幼儿由于婴幼儿哭闹、不配合，血管短、不直，能见的血管少，而且有的家长很紧张，无形中给护理人员增加了压力，给静脉穿刺增加了难度;在输液过程中由于患儿天性好动，肢体难于固定，一旦发生外渗难于表达疼痛的感受，所以往往小儿外渗多于成人，小儿严重外渗也多于成人。
1.1.2 老年人老年人生理功能减退，为容易失控导致注射针头容易移位;此外，老年人的自身条件使痛感减低，反应迟钝。皮肤松弛、静脉脆弱、生理功能减退也增加外渗的可能。
1.1.3 无法沟通的患者此类患者主要包括接受麻醉的患者，使用镇静剂或处于昏迷状态的患者如中风、颅脑外伤的患者。此类患者由于烦躁、知觉障碍，容易发生外渗。
1.1.4 重症患者休克、严重脱水、病危的患者，此类患者由于微循环受损，血管通透性增加，容易发生外渗。
1.2 药物因素刺激性大的药物如化疗药、甘露醇、钙剂、缩血管药如多巴胺、多巴酚丁胺、去甲肾上腺素。笔者把这些药物称为外渗的
高危药物，因为这些药物一旦外渗，将会发生严重的后果。
1.3 疾病因素
（1癌症是外渗的危险因素，这是因为癌症患者反复接受化疗，静脉脆弱，难以穿刺。
（2）外周血管疾病如动脉血管硬化。
（3）糖尿病患者由于糖、脂肪代谢障碍，血管硬化，也容易发生外渗。
（4）上腔静脉综合征，由于上腔静脉压力高，血液回流受阻，容易发生外渗。
1.4 技术因素
护理技术缺陷造成外渗的情况:
（1）没有经验，对血管不了解，局部解剖位置不清楚;
（2）晚夜班没有定时巡视静脉通道;
（3）护理人员知识缺乏，对药物的特性及使用方法缺乏了解; （4）使用钢针，钢针外渗是留置针的2倍［1］;
（5）用敷料覆盖穿刺部位，影响外渗的观察;
（6）用力推注药物，或使用微量泵及输液泵;
（7）同一部位多次穿刺。
1.5 解剖部位
外周静脉较中心静脉容易发生外渗;静脉炎的血管，由于血管收缩，血管内压力增加容易发生外渗。关节、皮下组织少的部位由于活动度大易外渗，而且一旦外渗会造成严重损伤。
输液外渗的机制
输液外渗的机制如下:
（1）血管受到药物的化学刺激，一方面血液成分发生了改变，另一方面通过药物直接刺激引起炎症介质的释放，以及使血管内壁受损通透性升高，从而引起炎症反应;
（2）药物持续滴注，胶体渗透压降低;
（3）液体静压增加;
（4）继发感染，因细菌及其毒素的作用，炎症细胞的聚集及炎症介质的释放，造成血管通透性升高，而发生组织水肿。
3 外渗的临床表现
一般表现为肿胀、胀痛，中度或重度疼痛通常为烧灼、刺痛，局部红肿，回抽无回血，或局部水泡，皮肤发黑变硬，形成溃疡。
4 外渗的后果
患者将经历精神上的痛苦和肉体上的创伤，延长患者的住院日，增加患者的经济负担，对患者、家属、医护人员产生压力和担忧，严重的甚至造成患者残疾，引发医疗护理纠纷。
预防外渗的对策
因为所渗药物种类不一样，所以处理也不近相同，我以为不论那种药物出现渗漏后首先冷敷，防止扩散，再根据药物性质选择处理。
6.1 小范围外渗
（1）外渗的药液对组织刺激性小、容易吸收的，如普通的pg溶
液、辅助治疗的药液，可以用湿热敷，或用0.5%的碘伏、95%的酒精、50%的硫酸镁湿敷，肿胀很快就会消退。如果所剩的药液不多，可以一边观察，一边湿敷，如不再继续外渗，可以坚持到输液完成。
（2）输入的药液为血管活性药，局部肿胀虽不明显，但发红、苍白疼痛明显的，必须立即更换注射部位，局部可用0.5%碘伏或95%酒精持续湿敷，红肿也会很快消失。
6.2 大范围外渗
输入的药液为刺激性大的药液，如在四肢，局部制动，抬高患肢，用50%的硫酸镁或95%的酒精、0.5%的碘伏持续湿敷，配合理疗，局部封闭。亦可用相对应的药物相拮抗，如缩血管的药物多巴胺、多巴酚丁胺、去甲肾上腺素等外渗可以用酚妥拉明、硝酸甘油、地塞米松，钙剂可用50%的硫酸镁、654-2湿敷，也有介绍说用马铃薯、生姜外敷。
6.3 药液外渗引起局部水疱
水疱小未破溃的尽量不要刺破，可用无醇碘伏外涂;水疱大的，碘伏消毒后用无菌注射器抽去水疱里的渗出液，再用不含醇的碘伏外涂、外敷。也有介绍用鸡蛋清外敷的。
静脉输液的健康宣教
在输液病人数比较多，向病人做好输液健康宣教，可有效减少护理纠纷，促进友好护患关系，提高我们工作主动性。病人或家属从中获得输液治疗护理常规。输液健康内容如下：
1．输液前病人排空大小便，取舒适卧位。如患者静脉较细可用温热毛巾或加布套热水袋局部热敷便血管充盈，注意水温不要太高，以防烫伤。冬天，将输液的肢体放进被窝里保暖。告诉患者输液量与药物作用，如医嘱更改要另行告知。
2．输液速度一般成人60—80gυ/分，年老体弱，心血管疾病40—60 gυ/分。告诉患者输液不能自行调节输液速度，因为滴速太快会引起生命危险。太慢会影响疗效。如发生滴速太快或太慢，请按铃呼叫。特殊用药需快滴或慢滴会另行告知。
3．告知患者留意输液瓶中的液体，快滴完时拉铃呼叫，如我们未及赶到，可将输液管调节器关掉，短时间内回血不会堵塞针头，也不会完全栓塞。如发现液体中有絮状物或混浊、结晶等，请立即关闭调节器并拉铃呼叫。
4．输液肢体不要随意动。注意观察输液局部皮肤情况，如有疼痛、红肿、液体外渗或者感到心慌、发冷、发抖等不适，先关调节器，再拉铃呼叫。
5．拔针后，指导患者用大拇指按压针眼3～4分钟，至针眼局部无渗血为止。如局部肿胀起包，一般会自行吸收，可于6小时后用温热毛巾热敷，或用马铃薯切片敷局部。不要拔针后马上热敷，会加重局部渗血。
Record the situation and lessons learned, find out the existing problems and form future countermeasures. 姓名：___________________ 单位：___________________ 时间：___________________ PID控制电机实验报告
编号：FS-DY-20618 PID控制电机实验报告 摘要 以电机控制平台为对象，利用51单片机和变频器，控制电机精确的定位和正反转运动，克服了常见的因高速而丢步和堵转的现象。电机实现闭环控制的基本方法是将电机工作于启动停止区，通过改变参考脉冲的频率来调节电机的运行速度和电机的闭环控制系统由速度环和位置环构成。通过PID调节实现稳态精度和动态性能较好的闭环系统。 关键词：变频器PID调节闭环控制 一、实验目的和任务 通过这次课程设计，目的在于掌握如何用DSP控制变频器，再通 过变频器控制异步电动机实现速度的闭环控制。为实现闭环控制，我们需完成相应的任务： 1、通过变频器控制电机的五段调速。
2、通过示波器输出电机速度变化的梯形运行图与s形运行图。 3、通过单片机实现电机转速的开环控制。 4、通过单片机实现电机的闭环控制。 二、实验设备介绍 装有ccs4.2软件的个人计算机，含有ADC模块的51单片机开发板一套，变频器一个，导线若干条。 三、硬件电路 1.变频器的简介 变频器（Variable-frequency Drive，VFD）是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。变频器主要由整流（交流变直流）、滤波、逆变（直流变交流）、制动单元、驱动单元、等组成。变频器靠内部IGBT的开断来调整输出电源的电压和频率，变频器还有很多的保护功能。随着工业自动化程度的不断提高，变频器也得到了非常广泛的应用。 2.变频器的使用 变频器事物图变频器原理图
PID 电动机转速控制与显示 摘要：在运动控制系统中，电机转速控制占有至关重要的作用。本文以A T89S51单片机为控制核心，产生占空比受数字PID 算法控制的PWM 脉冲实现对直流电机转速的控制。同时利用光电传感器将电机速度转换成脉冲频率反馈到单片机中，实现转速闭环控制，达到转速无静差调节的目的。在系统中采128×64LCD 显示器作为显示部件，通过4×4键盘设置P 、I 、D 、V 四个参数和正反转控制，启动后可以通过显示部件了解电机当前的转速和运行时间。该系统控制精度高，具有很强的抗干扰能力。 关键词：数字PID ；PWM 脉冲；占空比；无静差调节 1．PID 控制技术简介 1.1 PID 算法 控制算法是微机化控制系统的一个重要组成部分，整个系统的控制功能主要由控制算法来实现。目前提出的控制算法有很多。根据偏差的比例（P ）、积分（I ）、微分（D ）进行的控制，称为PID 控制。实际经验和理论分析都表明，PID 控制能够满足相当多工业对象的控制要求，至今仍是一种应用最为广泛的控制算法之一。下面分别介绍模拟PID 、数字PID 及其参数整定方法。 1.1.1 模拟PID 在模拟控制系统中，调节器最常用的控制规律是PID 控制，常规PID 控制系统原理框图如图1.1所示，系统由模拟PID 调节器、执行机构及控制对象组成。 图1.1 模拟PID 控制系统原理框图 PID 调节器是一种线性调节器，它根据给定值)(t r 与实际输出值)(t c 构成的控制偏差： )(t e =)(t r －)(t c （1.1） 将偏差的比例、积分、微分通过线性组合构成控制量，对控制对象进行控制，故称为PID 调节器。在实际应用中，常根据对象的特征和控制要求，将P 、I 、D 基本控制规律进行适当组合，以达到对被控对象进行有效控制的目的。例如，P 调节器，PI 调节器，PID 调节器等。 模拟PID 调节器的控制规律为 ]) ()(1 )([)(0 dt t de T dt t e T t e K t u D t I p ++ =? （1.2）
。 电液伺服控制系统的设计与仿真 引言 电液伺服系统具有响应速度快、输出功率大、控制精确性高等突出优点，因而在航空航天、军事、冶金、交通、工程机械等领域得到广泛应用。随着电液伺服阀的诞生，使液压伺服技术进入了电液伺服时代，其应用领域也得到广泛的扩展。随着液压系统逐渐趋于复杂和对液压系统仿真要求的不断提高，传统的利用微分方程和差分方程建模进行动态特性仿真的方法已经不能满足需要。因此，利用AMESim、Matlab／Simulink等仿真软件对电液伺服控制系统进行动态仿真，对于改进系统的设计以及提高液压系统的可靠性都具有重要意义。 1 液压系统动态特性研究概述 随着液压技术的不断发展与进步和应用领域与范围的不断扩大，系统柔性化与各种性能要求更高，采用传统的以完成执行机构预定动作循环和限于系统静态性能的系统设计远远不能满足要求。因此，现代液压系统设计研究人员对系统动态特性进行研究，了解和掌握液压系统动态工作特性与参数变化，以提高系统的响应特性、控制精度以及工作可靠性，是非常必要的。 液压系统动态特性简述 … 液压系统动态特性是其在失去原来平衡状态到达新的平衡状态过程中所表现出来的特性，原因主要是由传动与控制系统的过程变化以及外界干扰引起的。在此过程中，系统各参变量随时间变化性能的好坏，决定系统动态特性的优劣。系统动态特性主要表现为稳定性（系统中压力瞬间峰值与波动情况）以及过渡过程品质（执行、控制机构的响应品质和响应速度）问题。 液压系统动态特性的研究方法主要有传递函数分析法、模拟仿真法、实验研究法和数字仿真法等。数字仿真法是利用计算机技术研究液压系统动态特性的一种方法。先是建立液压系统动态过程的数字模型——状态方程，然后在计算机上求出系统中主要变量在动态过程的时域解。该方法适用于线性与非线性系统，可以模拟出输入函数作用下系统各参变量的变化情况，从而获得对系统动态过程直接、全面的了解，使研究人员在设计阶段就可预测液压系统动态性能，以便及时对设计结果进行验证与改进，保证系统的工作性能和可靠性，具有精确、适应性强、周期短以及费用低等优点。 仿真环境简介 基于Matlab平台的Simulink是动态系统仿真领域中著名的仿真集成环境，它在众多领域得到广泛应用。Simulink借助Matlab的计算功能，可方便地建立各种模型、改变仿真参数，有效解决了仿真技术中的问题。Simulink提供了交互的仿真环境，既可通过下拉菜单进行仿真，也可通过命令进行仿真。虽然Simulink提供了丰富的模块库，但是在Matlab／Simulink下对液压系统进行建模及仿真需要做很多简化工作，而模型的简化使得仿真结果往往出现一定的误差。AMESim (Advanced Modeling Environment for Simulation of Engineering Systems)是法国IMAGINE公司开发的一套高级仿真软件。它是一个图形化的开发环境，用于工程系统的建模、仿真和动态性能分析。AMESim的特点是面向工程应用从而使其成为
PID调节控制做电机速度控制 V1.1 – Jan 23, 2006 中文版 19, Innovation First Road ? Science Park ? Hsin-Chu ? Taiwan 300 ? R.O.C. Tel: 886-3-578-6005 Fax: 886-3-578-4418 E-mail: mcu@https://www.doczj.com/doc/99868581.html,
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目录 页 1模拟PID控制 (1) 1.1 模拟PID控制原理 (1) 2数字PID控制 (3) 2.1 位置式PID算法 (3) 2.2 增量式PID算法 (4) 2.3 控制器参数整定 (4) 2.3.1 凑试法 (5) 2.3.2 临界比例法 (5) 2.3.3 经验法 (5) 2.3.4 采样周期的选择 (6) 2.4 参数调整规则的探索 (6) 2.5 自校正PID控制器 (7) 3软件说明 (8) 3.1 软件说明 (8) 3.2 档案构成 (8) 3.3 DMC界面 (8) 3.4 子程序说明 (9) 4程序范例 (16) 4.1 DEMO程序 (16) 4.2 程序流程与说明 (19) 4.3 中断子流程与说明 (20) 5MCU使用资源 (21) 5.1 MCU硬件使用资源说明 (21) 6实验测试 (22) 6.1 响应曲线 (22) 7参考文献 (26)
1 引言 随着科学技术的高速发展，机电液控制技术在各行业得到了广泛的应用。在机械制造业中，机电液控制技术用于电液自动控制的机器人，以替代人完成海底作业和有毒现场的施工；用于电液控制的机械手，以替代人完成自动生产线上的焊接，喷漆，装配等；用于自动生产线的位置，速度与时间的控制；用于加工机械零件的加工中心，以实现六面体的高精度自动加工。在汽车及工程车辆中，机电液控制技术用于机液伺服转向系统；用于汽车的无人驾驶，自动换挡。在军事工业中机电液控制技术用于飞机的操纵系统；雷达跟踪和舰船的舵机装置；导弹的位置控制和发射架的自动控制等。液压技术被应用到工业领域已有80年的历史，然而液压伺服系统的出现到现在还不到50年。尽管它在各个工业领域都有广泛的应用，并随着数学，控制理论，计算机，电子器件和液压流体力学的发展获得了很大的进展，有力的推动了我国机械工业的飞速发展。 液压伺服控制技术是早已成熟的液压传动技术的新发展，是自动控制领域一个重要组成部分。 技术进步的需要的是液压控制技术发展的推动力。20世纪40年代由于军事刺激，高速喷气式飞行器要求响应快且精度高的操纵控制，1940年底，在飞机上出现了电液伺服系统。作为电液转换器，当时滑阀由伺服电机驱动，由于电机惯量大，所构成的电液转换器时间常数大，限制了整个系统的响应速度。到了50年代初，出现了快速响应的永磁力矩马达，该力矩马达拖动滑阀，提高了电液伺服阀的响应速度。60年代，结构多样的电液伺服阀相继出现，尤其是干式力矩马达的研制成功，使电液伺服阀的性能日趋完善，促使电液伺伺服系统迅速发展。近20年来，随着材料和工艺技术的进步，电液伺服阀的成本不断降低，性能明显提高，使得电液伺服系统应用更加广泛。但是，由于电液伺服阀对液体的清洁度要求十分苛刻，系统效率底，能耗大，综合费用还是相当高。 我国液压（含液力），大致可分为三个阶段，即：20世纪50年代初到60年代初为起步阶段；60~70年代为专业化生产体系成长阶段；80~90年代为快速发展阶段。其中，液压工业于50年代初从机床行业生产仿苏的磨床、拉床、仿形车床等液压传动起步。进入60年代后，液压技术的应用从机床逐渐推广到农业机械和工程机械等领域，这时，液压件产品已从仿苏产品发展为引进技术与自行设计相结合的产品，压
#include "DSP28_Device.h" #include "pmsm3_1.h" #include "parameter.h" #include "build.h" // 函数声明 interrupt void EvaTimer1(void); interrupt void EvaTimer2(void); // 全局变量定义 float Vd_testing = 0; /* Vd testing (pu) */ float Vq_testing = 0.25; /* Vq testing (pu) */ float Id_ref = 0; /* Id reference (pu) */ float Iq_ref = 0.4; /* Iq reference (pu) */ float speed_ref = 0.2; /* Speed reference (pu) */ float T = 0.001/ISR_FREQUENCY; /* Samping period (sec), see parameter.h */ int isr_ticker = 0; int pwmdac_ch1=0; int pwmdac_ch2=0; int pwmdac_ch3=0; volatile int enable_flg=0; int lockrtr_flg=1; int speed_loop_ps = 10; // 速度环定标器 int speed_loop_count = 1; // 速度环计数器 CLARKE clarke1 = CLARKE_DEFAULTS; PARK park1 = PARK_DEFAULTS; IPARK ipark1 = IPARK_DEFAULTS; PIDREG3 pid1_id = PIDREG3_DEFAULTS; PIDREG3 pid1_iq = PIDREG3_DEFAULTS; PIDREG3 pid1_spd = PIDREG3_DEFAULTS; PWMGEN pwm1 = PWMGEN_DEFAULTS; PWMDAC pwmdac1 = PWMDAC_DEFAULTS; SVGENDQ svgen_dq1 = SVGENDQ_DEFAULTS; QEP qep1 = QEP_DEFAULTS; SPEED_MEAS_QEP speed1 = SPEED_MEAS_QEP_DEFAULTS;
基于uC/COS的直流电机PID转速闭环调速控制系统Proteus仿真实现 在工业自动控制系统和各种智能产品中常常会用用电动机进行驱动、传动和控制，而现代智能控制系统中，对电机的控制要求越来越精确和迅速，对环境的适应要求越来越高。随着科技的发展，通过对电机的改造，出现了一些针对各种应用要求的电机，如伺服电机、步进电机、开关磁阻电机等非传统电机。但是在一些对位置控制要求不高的电机控制系统如传动控制系统中，传统电机如直流电机乃有很大的优势，而要对其进行精确而又迅速的控制，就需要复杂的控制系统。随着微电子和计算机的发展，数字控制系统应用越来越广泛，数字控制系统有控制精确，硬件实现简单，受环境影响小，功能复杂，系统修改简单，有很好的人机交换界面等特点。 在电机控制系统开发中，常常需要消耗各种硬件资源，系统构建时间长，而在调试时很难对硬件系统进行修改，从而延长开发周期。随着计算机仿真技术的出现和发展，可用计算机对电机控制系统进行仿真，从而减小系统开发开支和周期。计算机仿真可分为整体仿真和实时仿真。整体仿真是对系统各个时间段对各个对象进行计算和分析，从而对各个对象的变化情况有直观的整体的了解，即能对系统进行精确的预测，如Matlab就是一个典型的实时仿真软件。实时仿真是对时间点的动态仿真，即随着时间的推移它能动态仿真出当时系统的状态。Proteus是一个实时仿真软件，用来仿真各种嵌入式系统。它能对各种微控制器进行仿真，本系统即用Proteus对直流电机控制系统进行仿真。 在系统软件开发中开发中可用操作系统，也可不用操作系统。如用操作系统，程序可实现模块化，并能对系统资源进行统筹管理，最主要的是可实现多任务运行。如果需要多任务并行运行，并且需要一定的时间间隔，某些任务对时间的要求不高时，如不用操作系统则要占用定时器资源，并且对栈空间和硬件资源很难进行管理，所以在这种情况下需要操作系统。本系统用操作系统uC/COS. uC/COS是一个完整的、可移植、可固化、可剪裁的占先式实时多任务内核.uC/COS 已经有很多产品成功使用的案例且得到美国军方的认证，说明了该系统的可靠性。uC/COS 源代码公开，代码短，源代码大部分是使用ＡNSI C编写的，移植性和裁减性好，功能强大，能可靠应用于各种控制系统中。 系统构成
智能车速度控制pid（电机闭环控制算法） 对于智能车的电机闭环控制算法，我之所以标题没有写上智能车电机PID闭环控制算法是因为PID 算法根本就不是特别好的适用于智能车这种变化很快的系统，对于智能车，电机的调速可以说是时时刻刻再进行调速控制的，我上面说描述的经典PID 算法，都是针对一些惰性系统，也就是说是变化比较慢的系统的，所以对于智能车的电机调速采用完完整整的PID 算法，是根本不可取的，及时采用了，你必须要经过一些变换和改进才能使用。以上的简述只是鄙人自己的看法，如有错误，请各位高手指正。现在估计您会疑问，PID 不适用于智能车的电机控制，那什么才适用呢？ 鄙人原来做过智能车，从鄙人本身的理解，P 算法控制电机，也就是比例控制是最好的，反应速度快，控制精度高，不存在积分和微分效应，非常适用于适用于控制周期短的系统，当然，对于一些特殊的逻辑控制算法，可能要采用PD算法，用微分来做补偿，防止震荡和超调。下面来说下电机控制算法从开始的加入到最终的确定的方法： 当然这一切的前提就是安装了编码器，车速有反馈，只有加上编码器，有了反馈，才能组成一个闭环系统。当然您也可以加上码盘，或者霍尔开关等一切可以返回车速的东西都可以。 （1）首先建议在车速比较慢的时候，采用PID 算法来控制电机，为什么开始要建议您采用PID 呢？主要是为了让您更加深刻理解PID 算法的精髓和调试步骤方法等，有助于以后对控制算法更加深入的研究和书写。调试PID 三个参数的方法，很多地方都提供了，我在这里简单的说下：首先将ID 参数都变为0，先调整P 比例参数，调整到速度基本上跟您给定的速度差不多，也就是说基本稳定在您给定的脉冲数，当然这个时候会非常的震荡，不要担心，接下来调整I，调整I 的结果就是震荡会消除很多，但是车速会变化缓慢，也就是说会有一些延迟，然后再调整D，调整D 的结果就是增强调节的灵活性和预见性，在给定速度变化的过程中，能够以一个平稳过渡来变换，而且速度可以长时间稳定在给定速度附近，然后PID 三个参数的基本范围就确定了，然后再根据实际的跑车来微调这些参数，当然在您调试PID之前，请仔细阅读PID 理论知识，这样有助于您的调试和理解，
电液系统 摘要：电液系统具有相应快速、控制灵活等优点而广泛应用于现代工业中，对促进工业发展具有重要的作用。本文从电液控制系统的建模以及电液元件（伺服阀、比例阀）研究状况、电液系统的未来发展趋势三方面进行了阐述。 关键词：电液系统；建模；比例阀；伺服阀；发展趋势 1前言 18世纪欧洲工业革命时期，多种液压机械装置特别是液压阀得 到开发和利用，19世纪液压技术取得进展，包括采用油作为工作流 体和采用电来驱动方向控制阀，20世纪50-60年代是电液元件和技术发展的高峰期，在军事应用中得到广泛应用[1]。液压技术是以液体为工作介质，实现能量传递、转换、分配及控制的一门技术。液压系统因其响应快、功率体积比较大、抗负载刚度大以及传递运动平稳等优点而广泛应用于冶金、化工、机械制造、航空航天、武器装备等领域[2]。随着液压技术与微电子技术、传感器技术、计算机控制等技术的结合，电液技术成为现代工程控制中不可或缺的重要技术手段和环节。电液技术既有电气系统快速响应和控制灵活的优点，又有液压系统输出功率大和抗冲击性好等优点[3]。 韩俊伟对电液伺服系统的发展历史、研究现状和系统集成技术的应用进行了全面阐述，通过介绍电液伺服系统在力学环境模拟实验系统中的应用，分析了电液伺服系统的集成设计，比较了我国在电液伺服系统技术研究中的优劣势，指出电液伺服系统的未来发展趋势与挑
战[4]。许梁等从电液元件、电液控制系统、现代电液控制策略三方面对电液系统进行了阐述，指出了电液发展趋势[5]。陈刚等从电液元件、电液控制系统、计算机在电液系统中应用、现代控制理论的电液技术方面对电液系统进行了阐述，对于现代控制理论的电液技术，从PID 调节、状态反馈控制、自适应控制、变结构控制、模糊逻辑控制、神经网络控制进行了探究[6]。本文从电液系统的建模、电液元件（比例阀、伺服阀）、发展趋势研究进行综述。 2系统的建模 伺服系统是一个由多个环节构成的复杂的动力学系统，而且是一种典型的非线性时变系统。一方面由于阀口固有的流量一压力非线性、液体可压缩性、电液转换、摩擦特性、阔的工作死区等非线性，以 及阻尼系数、流量系数、油液温度等的时变性[7]；另一方面由于系 统的负载及所处的现场环境的变化，导致电液伺服系统参数变化大、非线性程度高、易受外界干扰。在工作过程中容易出现非线性振动、噪声、冲击和爬行等异常现象，而且其诱因不易确定，影响设备的 稳定运行[8]。对电液系统进行准确建立模型是分析电液系统的基础。电液伺服系统本身是非线性系统 ,传统上对电液伺服系统非线性问 题的处理方式是在稳态工作点处进行泰勒级数展开。如果把工作范围限制在工作点附近,高阶无穷小就可以忽略 ,并可以把控制滑阀的 流量方程局部线性化,变量的变化范围小 ,线性化的精确性就高 ,阀 特性的线性度高,所允许的变量变化范围就大[9]。当电液伺服系统工作在远离系统的工作点时,使增量线性化模型难于奏效 ,可能得到错
简易控制系统 前言 目前国内市场上应用的电液控制系统主要集中在高端支架。高端支架占支架市场的10-15%。绝大多数的新建工作面仍采用手动控制。 电液控制系统的优势在于提高生产效率，降低工人劳动强度，安全生产。其劣势也非 常明显，价格高，投资大。 对于如何扩大电液控制系统的市场容量，许多电液控制系统供应商希望通过降低成 本，生产经济型电液控制系统的方法，比如marco公司在韩城地区提供的简易型电液 控制系统，天玛公司提供的SAC型电液控制系统，以及通过进行国产化降低生产成 本。 上述的经济型电液控制系统仍旧在原有的电液控制系统的基础上进行简单的删减。 如何从技术的角度上，真正的设计出适合目前国内大多数煤矿工矿和生产条件的经济 型电液控制系统是目前扩大市场容量的关键所在.。 Marco公司自从2010年自己进行市场开发以来，根据中国市场的情况，研发出真正意 义上的简易经济型电液控制系统：pm32/vt简易电液控制系统。 系统配置 液压主阀，按键型驱动器，附属设备（电源箱，耦合器，邻架电缆） 系统功能 可以完成支架上所有的液压功能，可以进行单键单动作 ，邻架动作，隔架动作。 根据操作人员的井下观察，通过按键对液压主阀进行控制。 和其他形式的控制系统比较 1. 和手动片阀的比较 简易控制系统大幅度降低了工人的劳动强度，将从前的手动操作片阀，变成简单的进 行按键操作。 copy? 2009 Marco Systemanalyse und Entwicklung GmbH Seite 1 / 2
显著的提高支架动作速度，提高采煤机的割煤速度，从而增加生产效率。 在提高效率的同时，也减少支架操作人员的人数，为安全生产提供保证。 2. 和手动先导控制的比较 不存在着复杂的邻架控制管路。通过和左右邻架相连的电缆，对左右邻架以及再相邻 的邻架进行控制，即可以对四个支架进行直接的控制。大幅度的提高控制的效率。 3. 和经济型电液控制系统的比较 在目前的很多井下综采工作面上，支架操作人员通过直接的观察对支架进行控制。 在这种情况下，传感器的利用率不高。控制器是通过对传感器的测量数值进行计算， 从而来控制液压主阀的动作。如上所说，在实际情况下，传感器的使用效率也很低。 简易控制系统的程序可以为手动模式，进行邻架控制， 本架控制和隔架控制。这就 满足了绝大多数井下采煤的要求。 4. 和电液控制系统的比较 简易型控制系统的成本为标准电液控制系统的50%。增加控制器后，可以方便的改造 将简易型控制系统转化成成标准电液控制系统。 copy? 2009 Marco Systemanalyse und Entwicklung GmbH Seite 2 / 2
长春大学 课程设计说明书 题目名称直流电机速度PID控制与仿真 院（系）电子信息工程学院 专业（班级）自动化13403 学生姓名张华挺 指导教师曹福成 起止日期2016.10.24——2016.11.04
┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊ 直流电机速度PID控制与仿真 摘要：在本次课程设计中重点研究直流电机的工作原理以及直流电机的各种调速方法。在调速控制中，我们包含两个大的部分，一个是直流电机的开环控制，另一个是直流电机的闭环控制，在直流电机的闭环控制中，又分别介绍转速闭环控制和PID闭环控制，并且对直流电机的每个模型进行建模并仿真，观察其动态性能，分析研究直流电机的各个控制的优缺点。 关键词：直流电动机；转速控制；PID控制；Matlab仿真
┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊ DC Motor Speed PID Control and Simulation Abstract: In this curriculum design, the work principle of DC motor and DC motor speed control methods are studied. In speed control, we include two parts, one is the open loop control of DC motor, the other is a closed loop DC motor control in DC motor closed-loop control, and introduces the speed closed-loop control and PID control, and each model of the DC motor for modeling and simulation to observe the dynamic performance analysis of DC motor control and the advantages and disadvantages of each. Keywords: DC motor; speed control; PID control; Matlab simulation
PID闭环速度调节器采用比例积分微分控制 闭环速度调节器采用比例积分微分控制（简称PID控制），其输出是输入的比例、积分和微分的函数。PID调节器控制结构简单，参数容易整定，不必求出被控对象的数学模型，因此PID 调节器得到了广泛的应用。 PID调节器虽然易于使用，但在设计、调试无刷直流电机控制器的过程中应注意：PID调节器易受干扰、采样精度的影响，且受数字量上下限的影响易产生上下限积分饱和而失去调节作用。所以，在不影响控制精度的前提下对PID控制算法加以改进，关系到整个无刷直流电机控制器设计的成败。 2速度设定值和电机转速的获取 为在单片机中实现PID调节，需要得到电机速度设定值（通过A／D变换器）和电机的实际转速，这需要通过精心的设计才能完成。 无刷直流电机的实际转速可通过测量转子位置传感器（通常是霍尔传感器）信号得到，在电机转动过程中，通过霍尔传感器可以得到如图2所示的周期信号。 由图2可知，电机每转一圈，每一相霍尔传感器产生2个周期的方波，且其周期与电机转速成反比，因此可以利用霍尔传感器信号得到电机的实际转速。为尽可能缩短一次速度采样的时间，可测得任意一相霍尔传感器的一个正脉冲的宽度，则电机的实际转速为：但由于利用霍尔传感器信号测速，所以测量电机转速时的采样周期是变化的，低速时采样周期要长些，这影响了PID 调节器的输出，导致电机低速时的动态特性变差。解决的办法是将三相霍尔传感器信号相“与”，产生3倍于一相霍尔传感器信号频率的倍频信号，这样可缩短一次速度采样的时间，但得增加额外的硬件开销。直接利用霍尔传感器信号测速虽然方便易行，但这种测速方法对霍尔传感器在电机定子圆周上的定位有较严格的要求，当霍尔传感器在电机定子圆周上定位有误差时，相邻2个正脉冲的宽度不一致，会导致较大的测速误差，影响PID调节器的调节性能。若对测速精度要求较高时，可采用增量式光电码盘，但同样会增加了电路的复杂性和硬件的开销。 电机速度设定值可以通过一定范围内的电压来表示。系统中采用了串行A／D（如ADS7818）来实现速度设定值的采样。但在电机调速的过程中，电机控制器的功率输出部分会对A／D模拟输入电压产生干扰，进行抗干扰处理。 3非线性变速积分的PID算法 （1）PID算法的数字实现 离散形式的PID表达式为： 其中：KP，KI，KD分别为调节器的比例、积分和微分系数；E（k），E（k－1）分别为第k 次和k－1次时的期望偏差值；P（k）为第k次时调节器的输出。 比例环节的作用是对信号的偏差瞬间做出反应，KP越大，控制作用越强，但过大的KP会导致系统振荡，破坏系统的稳定性。积分环节的作用虽然可以消除静态误差，但也会降低系统的响应速度，增加系统的超调量，甚至使系统出现等幅振荡，减小KI可以降低系统的超调量，但会减慢系统的响应过程。微分环节的作用是阻止偏差的变化，有助于减小超调量，克服振荡，使系统趋于稳定，但其对干扰敏感，不利于系统的鲁棒性。 （2）经典PID算法的积分饱和现象 当电机转速的设定值突然改变，或电机的转速发生突变时，会引起偏差的阶跃，使｜E（k）｜增大，PID的输出P（k）将急剧增加或减小，以至于超过控制量的上下限Pmax，此时的实际控制量只能限制在Pmax，电机的转速M（k）虽然不断上升，但由于控制量受到限制，其增长的速度减慢，偏差E（k）将比正常情况下持续更长的时间保持在较大的偏差值，从而使得PID 算式中的积分项不断地得到累积。当电机转速超过设定值后，开始出现负的偏差，但由于积分项已有相当大的累积值，还要经过相当一段时间后控制量才能脱离饱和区，这就是正向积分饱和，反向积分饱和与此类似。解决的办法：一是缩短PID的采样周期（这一点单片机往往达不到），
第1章数字电液控制系统 1.1概述 汽轮机的启动运行及安全保护是通过汽轮机控制系统实现的，作为汽轮机的脑袋，控制系统是汽轮机不可分割的一部分。 汽轮机的控制系统是从单纯的调节系统发展起来的，早期的液压调节系统，由主油泵提供整个系统的动力油和控制油，与润滑油系统共用一个供油系统，启动是靠人工操纵主汽门来控制汽轮机转速。在升速过程中，整个控制过程处于开环运行状态，由人工监视控制。当转速达到一定转速时，旋转阻尼感受到转速信号，产生一次油压反馈信号，再通过放大器放大为二次油压，控制油动机驱动进汽调节阀进一步提升转速，以达到同步、并网、带负荷，从而完成整个汽轮机的控制过程。 由于控制信号和反馈信号都是由机械或液压部件产生，在信号的产生和执行过程中，这些部件难免存在着摩擦迟缓，以至准确性差，迟缓率大，造成控制精度不高，不可避免地影响汽轮机控制性能。同时缺少合适的控制接口，很难使机组满足整个系统的协调控制要求，阻碍了控制系统自动化程度的进一步提高。 为了使汽轮机能更准确、更协调、更安全、更可靠地实现控制，使电厂用户能更方便、更灵活地使用和维护，同时为提高整台机组的控制水平，与世界接轨，增强产品的竞争力，汽轮机控制系统的发展也应与世俱进。随着科学技术的发展，国内汽轮机控制系统经过电子管、晶体管、模拟电路几个阶段的发展，通过二代人的努力，已具备实现数字控制的能力。 80年代初，引进国外先进技术，通过不断地消化和实践，使我们的设计技术和生产制造能力有了质的飞跃。以引进技术为借鉴，一种以数字技术为基础的电液控制系统控制汽轮机的愿望得以实现。数字式电液控制系统，简称DEH，它将现场的信号转化成数字信号，代替原有机械液压信号。通过计算机的运算，控制汽轮机的运行，使运行人员可以通过DEH来完成对汽轮机的控制和监视。 1.2调节保安系统 调节保安系统由调节系统和保安系统组成。调节系统是汽轮机控制的主要环节，全面控制汽轮机的启停、升速、带负荷及电厂的协调控制，采集各种汽轮机
引言 液压伺服系统是以液体压力能为动力的机械量（位移、速度和力）自动控制系统按系统。控机械量的不同，它又可以分为电液位置伺服系统、电液速度伺服控制系统和电液力控制系统三种。 电液控制系统的基本元件包括电磁阀、电液开关控制阀、光电耦合器、功率放大器、电—机械转换器、普通电液伺服阀(频宽数十赫)、高频电液伺服阀(国内产品 400 赫)、电液比例流量阀、电液比例压力阀、电液比例方向阀、电液复合阀、电液比例泵、电液通断控制阀、电液数字阀、电液数字缸、电液数字泵等。它们广泛用于机床工业、冶金工业、船舶工业、煤炭工业和工程机械等的控制系统中。 本文要研究的是电液速度控制系统及其仿真分析，是对电液速度控制系统的各个环节进行了数学模型的建立，并应用Matlab/Simulink对电液速度控制系统进行了仿真分析,通过幅频特性和相频特性的变化得到数学模型中各个部分对整个控制系统的影响。
1 绪论 液压控制是液压技术领域的重要分支。近20年来，许多工业部门和技术领域对高响应、高精度、高功率—重量比和大功率液压控制系统的需要不断扩大，促使液压控制技术迅速发展。特别是控制理论在液压系统中的应用、计算及电子技术与液压技术的结合，使这门技术不论在元件和系统方面、理论与应用方面都日趋完善和成熟，并形成一门学科。目前液压技术已经在许多部门得到广泛应用，诸如冶金、机械等工业部门及飞机、船舶部门等。我国于50年代开始液压伺服元件和系统的研究工作，现已生产几种系列电液伺服产品，液压控制系统的研究工作也取得很大进展。 1.1电液控制技术的发展及趋势 液压技术的发展与流体力学理论研究相互关联。自1650年帕斯卡提出静态液体中的压力传播规律--帕斯卡原理以来，1686年牛顿揭示了粘性液体的内摩擦定律，18世纪建立了流体力学的连续性方程。这些理论的建立为液压技术的发展奠定了理论基础。从1795年，英国人首先制造出世界上第一台水压机起，液压传动开始进入工程领域。在第二次世界大战期间，由于军事工业和装备的需求反应迅速、动作准确的液压传动及控制装置，从而研制出高精度液压伺服系统，促进了液压技术在元件和控制系统方面的发展。 1939年美国麻省理工学院(M. I. T)成立随动系统研究室，在此基础上，1945年成立著名的“动态分析与控制研究室”(DACL)，短短几年取得重要的研究成果。 50年代，出现高频响永磁式力矩马达。70年代末，Comel在DACL of M.I.T的合作下，研制出第一台以喷嘴挡板阀为前置级的两级伺服阀，Moog公司将其形成产品，成为世界上最大的伺服阀生产厂之一。 60年代初，出现了干式力矩马达，解决了金属杂质吸附在磁气隙中所引起的故障问题，至此以后，各种结构的伺服阀相继出现，性能不断提高，工艺不断改善，成本逐渐下降，使得电液控制系统逐渐从军工，航空领域提高应用到工业领域中。 近年来，电液技术取得了迅速发展，特别是液压与电子技术相互渗透，有机结合使得取得迅速发展。现在，国外的生产厂家不仅提供单一的元器件，而且还能为用户提供成套系列产品。此外，专家系统、人工智能控制己开始应用于电液传动与控制系统中，并取得一些可喜的成果。 现代控制理论和技术已广泛地应用于液压系统地设计、新产品的开发，并正朝着使液压系统具有高精度、高可靠性、优良的动态和稳态性能等方向发展。此外，液压系统的数
模板 本次设计主要研究的是PID控制技术在运动控制领域中的应用，纵所周知运动控制系统最主要的控制对象是电机，在不同的生产过程中，电机的运行状态要满足生产要求，其中电机速度的控制在占有至关重要的作用，因此本次设计主要是利用PID 控制技术对直流电机转速的控制。其设计思路为：以AT89S51单片机为控制核心，产生占空比受PID算法控制的PWM脉冲实现对直流电机转速的控制。同时利用光电传感器将电机速度转换成脉冲频率反馈到单片机中，构成转速闭环控制系统，达到转速无静差调节的目的。在系统中采128×64LCD显示器作为显示部件，通过4×4键盘设置P、I、D、V四个参数和正反转控制，启动后通过显示部件了解电机当前的转速和运行时间。因此该系统在硬件方面包括：电源模块、电机驱动模块、控制模块、速度检测模块、人机交互模块。软件部分采用C语言进行程序设计，其优点为：可移植性强、算法容易实现、修改及调试方便、易读等。 本次设计系统的主要特点： （1）优化的软件算法，智能化的自动控制，误差补偿； （2）使用光电传感器将电机转速转换为脉冲频率，比较精确的反映出电机的转速，从而与设定值进行比较产生偏差，实现比例、积分、微分的控制，达到转速无静差调节的目的； （3）使用光电耦合器将主电路和控制电路利用光隔开，使系统更加安全可靠； （4）128×64LCD显示模块提供一个人机对话界面，并实时显示电机运行速度和运行时间；
（5）利用Proteus 软件进行系统整体仿真，从而进一步验证电路和程序的正确 性，避免不必要的损失； （6）采用数字PID 算法，利用软件实现控制，具有更改灵活，节约硬件等优点； （7）系统性能指标：超调量≤8％； 调节时间≤4s ； 转速误差≤±1r/min 。 1 PID 算法及PWM 控制技术简介 1.1 PID 算法 控制算法是微机化控制系统的一个重要组成部分，整个系统的控制功能主要由控制算法来实现。目前提出的控制算法有很多。根据偏差的比例（P ）、积分（I ）、微分（D ）进行的控制，称为PID 控制。实际经验和理论分析都表明，PID 控制能够满足相当多工业对象的控制要求，至今仍是一种应用最为广泛的控制算法之一。下面分别介绍模拟PID 、数字PID 及其参数整定方法。 1.1.1 模拟PID 在模拟控制系统中，调节器最常用的控制规律是PID 控制，常规PID 控制系统原理框图如图1.1所示，系统由模拟PID 调节器、执行机构及控制对象组成。 图1.1 模拟PID 控制系统原理框图 PID 调节器是一种线性调节器，它根据给定值)(t r 与实际输出值)(t c 构成的控 制偏差： )(t e =)(t r －)(t c （1.1）
神经元自整调速电机 成员：左俊杰、薛培康、屠陈涛 班级：13自动化卓越班 学号： 1300801301
一、实现功能 1.可实现电机的正转反转以及电机制动。 2.利用神经元自整定调速算法，速度范围600~3000 r/min 3.NOKIA5510显示屏，显示速度 二、设计方案 1.系统设计 根据任务要求，我们设计出了以下系统框图。我们是以stm32为核心控制器，它可以输出占空比不同的PWM脉冲，还可以对光电测速模块传回来的信号进行处理。除此之外它还有人机交互功能，我们通过键盘改变设定速度，在电机速度趋于稳定后，我们可以在显示屏上看到设定速度与当前运行速度，方便快捷。 图1 系统方案框图
U7 C2 0.33μF C6 0.33μF Vin 1G N D 2 +5V 3 U 47805 Vin 1 G N D 2 +12V 3 U37812 C3 0.1μF C7 0.1μF +5v +12v 1 2 3 4 U6 C8 20μF C5 3300μF C4 20μF C1 3300μF 1 2J1 ~220V 2、硬件设计 2.1控制器模块 根据设计任务，控制器主要用于产生占空比受算法控制的PWM 脉冲，并对电机当前速度进行采集处理，根据算法得出当前所需输出的占空比脉冲。 本作品采用stm32作为核心控制器。 2.2 电源电路 电源是整个系统的能量来源，它直接关系到系统能否运行。在本系统中直流电机需要12V 电源，而单片机、显示模块等其它电路需要5V 的电源，因此电路中选用7805和7812两种稳压芯片，其最大输出电流为1.5A ，能够满足系统的 要求，其电路如图2-1所示。 图2-1 电源电路 2.3 功率放大驱动电路(外加光耦隔离) 单片机不能直接控制电机的转动，我们需要一个功率放大驱动电路来起到桥 梁的作用，经过比较我们选择了H 桥，此外我们这个驱动电路还加了一个光耦隔离。H 桥性价比高，且对于直流电机调速非常简单，而且该电路具有较强的驱动能力和保护功能，还能控制电机的转动方向。电路如图2-2所示。左端两个输入口接单片机输入PWM 脉冲控制H 桥三极管的导通截止，PWM 脉冲由单片机对应端口输出，其中有一个端口输出PWM 脉冲来控制电机的转动方向。此外光
电液伺服控制系统的设计与仿真 引言 电液伺服系统具有响应速度快、输出功率大、控制精确性高等突出优点，因而在航空航天、军事、冶金、交通、工程机械等领域得到广泛应用。随着电液伺服阀的诞生，使液压伺服技术进入了电液伺服时代，其应用领域也得到广泛的扩展。随着液压系统逐渐趋于复杂和对液压系统仿真要求的不断提高，传统的利用微分方程和差分方程建模进行动态特性仿真的方法已经不能满足需要。因此，利用AMESim、Matlab／Simulink等仿真软件对电液伺服控制系统进行动态仿真，对于改进系统的设计以及提高液压系统的可靠性都具有重要意义。 1 液压系统动态特性研究概述 随着液压技术的不断发展与进步和应用领域与范围的不断扩大，系统柔性化与各种性能要求更高，采用传统的以完成执行机构预定动作循环和限于系统静态性能的系统设计远远不能满足要求。因此，现代液压系统设计研究人员对系统动态特性进行研究，了解和掌握液压系统动态工作特性与参数变化，以提高系统的响应特性、控制精度以及工作可靠性，是非常必要的。 1.1 液压系统动态特性简述 液压系统动态特性是其在失去原来平衡状态到达新的平衡状态过程中所表现出来的特性，原因主要是由传动与控制系统的过程变化以及外界干扰引起的。在此过程中，系统各参变量随时间变化性能的好坏，决定系统动态特性的优劣。系统动态特性主要表现为稳定性（系统中压力瞬间峰值与波动情况）以及过渡过程品质（执行、控制机构的响应品质和响应速度）问题。 液压系统动态特性的研究方法主要有传递函数分析法、模拟仿真法、实验研究法和数字仿真法等。数字仿真法是利用计算机技术研究液压系统动态特性的一种方法。先是建立液压系统动态过程的数字模型——状态方程，然后在计算机上求出系统中主要变量在动态过程的时域解。该方法适用于线性与非线性系统，可以模拟出输入函数作用下系统各参变量的变化情况，从而获得对系统动态过程直接、全面的了解，使研究人员在设计阶段就可预测液压系统动态性能，以便及时对设计结果进行验证与改进，保证系统的工作性能和可靠性，具有精确、适应性强、周期短以及费用低等优点。 1.2 仿真环境简介 基于Matlab平台的Simulink是动态系统仿真领域中著名的仿真集成环境，它在众多领域得到广泛应用。Simulink借助Matlab的计算功能，可方便地建立各种模型、改变仿真参数，有效解决了仿真技术中的问题。Simulink提供了交互的仿真环境，既可通过下拉菜单进行仿真，也可通过命令进行仿真。虽然Simulink提供了丰富的模块库，但是在Matlab／Simulink下对液压系统进行建模及仿真需要做很多简化工作，而模型的简化使得仿真结果往往出现一定的误差。AMESim (Advanced Modeling Environment for Simulation of Engineering Systems)是法国IMAGINE公司开发的一套高级仿真软件。它是一个图形化的开发环境，用于工程系统的建模、仿真和动态性能分析。AMESim的特点是面向工程应用从而使其成为汽车、航天和航空等工业研发部门的理想仿真工具。研究人员完全可以用AMESim的各种模型库来设计系