1、 浅析自动喷雾文献综述浅析自动喷雾文献综述_导读：郑州科技学院本科毕业设计 （文献综述）题 姓 专 学 目 名 业 号 电动轮椅运动控制系统设计 李俊奇 电子科学与技术 201031054 周鹏指导教师郑州科技学院电气工程学院 二一四年二月电动轮椅运动控制系统设计（文献综述）一、前言台湾省的技术也相对较成熟。而我国大陆对电动轮椅的研究尚且处于起步阶段。目前，世界上比较著名的轮椅公司大都在美国、德国、西班牙、澳大利亚，中国 尽管也有很多轮椅制造公司， 但是他们大多数都只是生产轮椅和电机，而采用进 口的控制器。另外，电动轮椅越来越向多功能、人性化发展，品种和产量不断增 加。近年来我国也有批量生产，
2、也引进一些国外产品，但由于价格较贵、充电不 便、蓄电池的寿命有限等原因，目前国内尚不能普及。电动轮椅是在普通轮椅的 基础上对其机械结构作一些优化改进，具有普通轮椅的外表特征，取消了普通的 无动力车轮，安装了永磁无刷直流电动机、控制器、蓄电池、控制键盘以及各种 显示仪表， 以铅酸蓄电池作为能源， 对直流电动机进行控制， 实现电动控制功能。： 以 AT89C51 单片机为核心控制器。设计了一种新型的电动轮椅控制系统。采用永 磁无刷电动机车轮作为驱动机构，并设计了操作方便的控制键盘，实现对无刷直 流电动机的调速控制和转向控制，同时编制了相应的控制软件，实现了对电动轮 椅控制系统的完整设计。One,
3、foreost famous any, Spain, Australia, Taiature in China.And the Chinese mainland to the research of the electric any anufacturing pany, but most of them are in otor, and USES the import of the controller.In addition, electric uti_function, human development, more and more varieties and production in
4、creasing.In recent years, our country also has a batch production, but also introduce some foreign 5 6 7 8 9 10 浅析自动喷雾文献综述_(2)导读：stem.Usinganentmagbrushlessmotorasdrivemechanism,anddesignedaconvenientoperationcontrolkeyboard,implementationofbrushlessdcmotorspeedcontrolandsteeringcontrol,preparationo
5、fthecorrespondingcontrolsoftetime,achievedtopletethedesignofthecproducts, but because the price is more expensive, inconvenience, partly due to the limited life of storage battery, charging current is not popular in China.Electric e optimization to improve its mechanical structure, anent mag brushle
6、ss dc motor, controller, battery, control the keyboard and display instrument, otor, electric control function.: icroputer as the core controller.ag brushless motor as drive mechanism, and designed a convenient operation control keyboard, implementation of brushless dc motor speed control and steeri
7、ng control, preparation of the corresponding control softe time, achieved to plete the design of the control system of electric wheelchair.二课题与研究背景电动轮椅是一种以蓄电池为能源、电机驱动的轮椅车。具有省力、操作简便、 车速平稳、无污染、低噪音的特点。适于下肢残疾、高位截瘫或偏瘫以及年老体 弱者使用， 是一种比较理想的移动或代步工具。其中商业电动轮椅的发展历史可 以追溯到二十世纪五十年代。特别是带有两台内置电机和由操纵杆控制的电动轮 椅已成为商业电动
8、5 6 7 8 9 10 浅析自动喷雾文献综述_(3)导读：，系统应能够立即锁定轮椅。其中控制算法模块接收人机接口送来的指令信号，并通过内置传感器来检测相应的环境参数，从而产生执行电机的控制信息和故障检测与保护功能。速度跟踪控制是电动轮椅控制系统的一个最基本的功能，它的目标是用户根据自己的舒适性需求，通过一个输入设备发出的指令来调节轮椅的速度。有些电动轮轮椅产品的模板。二十世纪七十年代中期单片机的出现使得电 动轮椅控制器的安全性和控制性能得到很大提高。为了给电动轮椅的生产和研究 提供运行性能和安全性能参考标准，美国国家标准制定委员会康复工程部和北美 援助技术协会共同制定了基于电池测试、 稳态测
9、试、 倾翻角测试、 制动距离测试、 能耗测试、 障碍翻越能力测试和其它的一些体现轮椅性能特征的电动轮椅标准。这些测试标准可以用来在不同的电动轮椅间做比较， 并帮助用户决定什么样的轮 椅最能适合他们的需求。电动轮椅作为老年人和残疾人的代步工具，有着严格的 技术要求。轮椅优良的驱动性能和严格的安全性保障是首要的技术要求。下面从 轮椅的驱动性能、 故障检测及保护和人机接口三个方面来阐述电动轮椅的技术要 求。1）轮椅的基本驱动功能。轮椅的模拟给定是由操纵杆发出的， 由速度档位设置按键来设定轮椅最高和 最低运行速度。轮椅在起/制动时必须要平滑稳定和安全，给用户以特别舒适的 感觉。电动轮椅对电机的起/制动
10、快速性没特殊要求，但对机械特性有相对较高 的要求。轮椅必须能够至少爬行 5的坡， 能够在草地等比较糟糕的路况下运行， 能够在左/右驱动轮处于不同路面时正常运行。2） 故障检测及保护 控制器应能自动进行故障诊断、定位和报警，并对一些常见故障进行显示， 当轮椅正在运行时如果检测出故障，系统应该能够使得轮椅安全地停下来并锁 定；当轮椅静止时如果被检测出故障，系统应能够立即锁定轮椅。其中控制算法 模块接收人机接口送来的指令信号，并通过内置传感器来检测相应的环境参数， 从而产生执行电机的控制信息和故障检测与保护功能。速度跟踪控制是电动轮椅 控制系统的一个最基本的功能， 它的目标是用户根据自己的舒适性需求
11、，通过一 个输入设备发出的指令来调节轮椅的速度。有些电动轮椅还具备自动排除故障功 能， 这会使得轮椅用户的独立生活的能力得到很大提高。最近一组 200 个关于电 动轮椅驾驶的临床调查表明： 很多轮椅用户在操作轮椅时都存在有不同程度的困 难。这组临床调查结果还显示： 有近一半的人无法用传统的操作方法来驾驶轮椅， 而使用自动驾驶系统则会使这些人免除忧患。多方面因素都决定了关于电动轮椅 控制技术和算法方面的研究对轮椅用户来说有着非常重要的意义。尽管现在市面上有前轮、 中轮和后轮分别驱动的不同类型的轮椅，然而实际上它们都采用的是 相同的软件， 这显然就漠视了不同驱动轮配置的轮椅在系统的动态特性上存在着
12、 巨大差异的事实。大多数的轮椅控制器都具有个别参数可调整功能，比如：最大 速度、刹车限制、加速度限制等。这样的用户化定制和调节功 2 能对于那些非常 熟练的用户或在干燥、 比较平整和在没有障碍的路面上驾驶的一般熟练用户来说 可能足够了，但是对于大多数在户外驾驶轮椅的用户而言依然 5 6 7 8 9 10 浅析自动喷雾文献综述_(4) 导读：putertheadventofthesafetyoftheelectricanceisgreatlyimproved.Toprovideproductionandresearchoftheelectricanceandsafetyperformancere
13、ferencestandard,thenationalstandardsmitteeofrehabilitationengi存在一定的困难， 特别是在天气比较恶劣， 路面不平或者上下坡的场合有更大的难度。在家里驾驶 轮椅，对于身体严重残疾或具有精神障碍的人而言依然是个挑战。所以，研究性 能更完善的电动轮椅控制器具有重要意义三、 国内数字滤波器发展历史及研究成 果。2.Subject sources and research background Electric otor driven ooth speed, no pollution, lob disability, paraplegic o
14、r hemiplegia and frail elderly use, is a kind of ideal to move or transport.The development history of mercial electric otor and controlled by a joystick electric ercial electric plate.In the mid - 1970 single chip microputer the advent of the safety of the electric ance is greatly improved.To provi
15、de production and research of the electric ance and safety performance reference standard, the national standards mittee of rehabilitation engineering and technology association jointly established based on north American aid battery test, steady-state test, tilting Angle test, poption, braking dist
16、ance, obstacle 5 6 7 8 9 10 浅析自动喷雾文献综述_(5)导读：rsotorstarting/brakenospecialrequirements,buthaverelativelyhighrequirementsonmechanicalproperties.ustbeabletocraance characteristics of electric ents.The ance and the strict safety guarantee is the primary technical requirements.The follo the ance, fault
17、detection and protection and man-machine interface three aspects to elaborate the technical requirements of electric ulation is made by a joystick, given by the loust be smooth stability andsecurity, to users otor starting/brake no special requirements, but have relatively high requirements on mecha
18、nical properties.ust be able to crawl at least 5 slope, able to run under the grass and poor road conditi 5 6 7 8 9 10 浅析自动喷雾文献综述_(6)导读：srunningiffaultdetectionsystemshouldbeabletomakeashouldbeabletoimmediaylockamodulereceivesthemandsignalfromtheman-machineinterface,andthroughtheons, can on the left
19、/right driving al operation.2) fault detection and protection Controller should be able to automatic fault diagnosis, orientation and call the police, for some mon faults and sho should be able to make a should be able to immediay lock a module receives the mand signal from the man-machine interface
20、, and through the built-in sensors to detect the corresponding environment parameters, resulting in a dc motor control information and the fault detection and protection function.Speed tracking control is one of the most basic of the control system of electric ents, through the instructions from an
21、input device to adjust the speed of the e electric atic troubleshooting function, it proved.Recently a group of 200 about driving electric wheelchai 5 6 7 8 9 10 浅析自动喷雾文献综述_(7)导读：hesystemdynamiccharacteristicsofthefactthatthereisabigdifference.Mostoftheeterscanbeadjusted,suchas:maximumspeedaccelerat
22、ion,brakelimit,limit,etc.Suchusercustomizationandregulationcanany ethod to drive the s have very important significance for arket have a front e soft dynamic characteristics of the fact that there is a big difference.Most of the eters can be adjusted, such as: maximum speed acceleration, brake limit
23、, limit, etc.Such user customization and regulation can ooth and there is no obstacle of road driving skilled users may be sufficient, but for most outdoors driving wheelchair users still exist cer 5 6 7 8 9 10 浅析自动喷雾文献综述_(8) 导读： erformancemoreperfectelectricore difficult.Driving the e, for the body
24、 seriously disabled or people ental disorders remains a challenge.So, the performance more perfect electric e and abroad Although in recent years, electronic technology obtained the rapid development and integration, but surprisingly: about electricous any, Spain, Australia 5 6 7 8 9 10 浅析自动喷雾文献综述_(
25、9) 导读：honvacanciesondomestictechnologyandpromotetheinternationalelectricresearchhasimportantpracticalsignificance.五.研究的目的和意义本课题致力于开发基于 c51 单片机的全数字电动轮椅控制器，以实现高性能和低成本的电动轮椅，弥补国内技术空白。随着时代的发展，我国已,The technology is relatively mature in Taiainland to the research of the electric any anufacturing pany, but
26、most of them are in otor, and USES the import of the controller.In addition, electric uti_function, human development, more and more varieties and production increasing.In recent years, our country also has a batch production, but also introduce some foreign products, but because the price is more e
27、xpensive, inconvenience, partly due to the limited life of storage battery, charging current is not popular in China.Therefore, in this paper, the high performance and lo of electric estic technology and promote the international electric research has important practical significance.五.研究的目的和意义本课题致力
28、于开发基于 c51 单片机的全数字电动轮椅控制器， 以实现高性能 和低成本的电动轮椅，弥补国内技术空白。随着时代的发展，我国已经步入老龄 化社会，现有老年人近四亿人。而残疾人也超过 8 千万人，在老年人当中，脑中 风患者每年多达 200 多万人，650 万老年痴呆症患者，4000 万糖尿病患者，其中 近 10并发下肢坏死症，近 4000 万人。另外，每年新增因车祸、工伤和其他意 外下肢伤残者约 50 万人。这是一个庞大特殊的群体，他们是社会的弱者，需要 社会的关爱， 尤其需要一种适合他们心理和生理特征的交通工 5 6 7 8 9 10 浅析自动喷雾文献综述_(10)导读：1）综述了电动轮椅控制
29、器的研究现状和意义，在此基础上对轮椅控制器的构成和以直流电动机作为执行电机的控制方案进行了阐述，建立了它励直流电动机的动静态数学模型；对操纵杆输出信号的处理做了详细阐述，给出了轮椅左/右电机速度给定公式。提出采用带电流截止、电流补偿加电压负反馈和负载不平衡补偿的直流电机控制方案具。高性能电动轮 椅生产厂家多集中在美国、德国、澳大利亚和西班牙，中国台湾也有电动轮椅厂 家。但是进口电动轮椅价格却都不菲。如果分成三个档次的话，那么最低档次的 价格在人民币 23 万元，而高档的则达到 12 万元人民币。另外由于充 电不便、蓄电池的寿命有限等原因，目前电动轮椅在国内尚不能普及。因此，随 着中国经济的发展
30、与世贸的加入，和中国老龄化社会的到来，电动轮椅将会有很 大的市场潜力。本文的研究成果也具有非常重要的现实意义。四全文主要内容与安排 本文研究了轮椅运动控制系统的控制原理，软硬件设计方案和实现。主要分为 以下几个部分： 1）综述了电动轮椅控制器的研究现状和意义，在此基础上对轮椅控制器的构 成和以直流电动机作为执行电机的控制方案进行了阐述， 建立了它励直流电动机 的动静态数学模型；对操纵杆输出信号的处理做了详细阐述，给出了轮椅左/右 电机速度给定公式。提出采用带电流截止、电流补偿加电压负反馈和负载不平衡 补偿的直流电机控制方案，系统分析了电压环以及相关控制参数的设计。2）介绍了基于 TMS320L
31、F2406A DSP 数字信号处理器的硬件方案，详细分析了 轮椅运动控制系统的硬件工作原理和实现方法， 给出了所有的硬件电路原理图和 参 数选择依据。3）介绍了系统的软件设计方案，给出了软件控制方案框图、中断结构、软件功 能模块介绍和软件子程序流程图。在软件编写中，考虑了程序模块化和参数可修 改以及运行状态显示等功能。4）提出了基于电压信号检测的功率管故障、电机未连接故障和电刹车闸未连接 故障检测、定位方法，提高了系统的可靠性。5）最后介绍了整椅试运行实验结果。5.Research purpose and meaning This topic is mitted to the developm
32、ent based on c51 digital electric ance and loake up the domestic technology gap.ent of The Times, our country has stepped into an aging society, the existing nearly four hundred million people in the elderly.And people ore than 80 million people, among the elderly, stroke patients each ye 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
