加减速运动（精选十篇）
加减速运动 篇1
加减速控制是高性能数控系统的核心技术, 它直接关系到数控运动的精度、效率、平稳性等性能指标。加减速控制方法分为插补前加减速和插补后加减速两种, 目前研究较多的是插补前加减速, 因为这种方法具有较高的插补精度, 但它需要预测减速点。计算机数控系统本质上是离散控制, 通常是以一定的伺服周期进行插补计算和位置、速度控制的, 而实际运动路径长度是任意的, 很难保证加减速计算的时间分割条件———即插补计算得到的运动时间正好是插补周期的整数倍, 也就难以保证理论减速点和实际减速点重合, 从而导致定位误差。为了解决这个问题, 传统的方法不得不在运动终点增加一个称为“尾巴”的额外低速段, 以完成剩余的位移量。这种方法减速定位时间长、效率低, 在由多个线段连接构成运动路径的情况下还将造成连接点处的运动停顿。
为此, 陈友东等[1]提出通过重新计算加速度来避免“尾巴”的方法, 许海峰等[2]提出一种对进给速度曲线进行“削峰填谷”的方法, 杨林等[3]提出将无法整除的残余距离平均分摊到减速部分的方法[3]。以上方法在一定程度上实现了加减速时间的周期化, 但会使加速度特别是在线段连接处的加速度出现波动, 甚至使加速度超出最大限定值, 或使最大速度达不到数控程序指定速度, 最终使插补输出的速度曲线不同程度地偏离在连续时间定义域规划的理想速度曲线。文献[4-6]提出了变插补周期策略来克服插补时间不是插补周期的整数倍所导致的圆整误差, 但是插补周期的调整会受到计算机时钟频率、控制系统稳定性、实时性的制约, 实际上周期经实时调整后仍然与加减速规划的时间存在误差, 频繁地调整还会造成误差累积, 此外, 变周期插补由于增加了变化的时间作为插补参数, 难以应用到目前成熟的以固定采样周期为特征的典型数控系统中。
针对上述现状, 本文提出基于位移等效原则对时间连续速度曲线进行周期化离散变换的方法, 可使生成的离散进给速度既满足插补周期整数倍特征, 又与在连续时间定义域规划的理想速度曲线相吻合, 具有无需改变插补周期, 易于与传统伺服运动控制系统兼容, 运动效率高, 实际加速度与速度严格匹配指令的优点。
1 梯形加减速周期化等效变换原理
插补前加减速控制算法可以归结为:给定运动总位移L、运动起始速度vs、运动终止速度ve、最大许可速度vm、最大许可加速度am, 求各个插补周期的各个运动轴的合成速度。
由于梯形加减速 (亦称为直线加减速) 算法简便, 时间利用率高, 应用较为广泛, 故这里以梯形加减速为例进行算法的推导。当运动总位移足够长时, 梯形加减速曲线由加速、匀速、减速三个运动阶段组成;当运动总位移较短时, 梯形加减速曲线仅由加速、减速二个运动阶段组成, 无匀速运动段。
设ta、tc、td分别为加速段、匀速段、减速段的运动消耗时间。由于它们均为正实数, 当把它们转化成插补周期T的倍数时, 就可能出现不能整除的情况。如图1所示, 各个阶段出现了运动残余时间r1、r2、r3。为了满足数控系统按照固定插补周期T进行数字化离散控制的要求, 可以略微延长或缩短ta、tc与td, 使得它们变为插补周期T的整数倍。
文献[1-6]提出的方法不能保证运动时间调整之后实际最大速度严格等于指令速度。对此, 本文提出将总运动时间ta+tc+td调整为插补周期的整数倍。总运动时间被调整后, 由于vs、ve、vm等参数都不能更改, 因此只能通过调整加速度来保证总运动位移L不变。如果缩短总运动时间, 将导致实际加速度变大, 考虑到最大许可加速度am的限制, 故总运动时间只能延长不能缩短, 即应在减速段, 通过增加时间b3使总运动时间除以插补周期之后的残余时间r3延长成一个完整的插补周期, 如图2、图3所示。总运动时间被延长之后, 减速段的实际加速度变小。为保证总位移L不变, 对于图2所示含有匀速阶段的情形, 将减速点提前, 即将匀速运动时间由tc缩减为t′c;同理, 对于图3所示无匀速阶段的情形, 将加速时间由ta缩减为t′a。根据速度曲线所围面积等于位移的原理, 调整前后对比可见, 实际上是通过增加多边形面积S2弥补了由于减速点提前而减少的三角形面积S1, 使得调整前后的总位移不变。整体来看, 加速阶段的加速度与运动时间以及匀速运动速度都不变, 只是减速时间稍微提前, 因此提出的方法形成的速度曲线与在时间连续域规划的理论速度曲线吻合得很好。
由于ta与tc仍可能为不是插补周期整数倍的正实数, 因此使用本方法进行运动时间规划时, 还需进一步运用积分等效变换原理进行局部周期的速度计算。
2 积分等效变换算法
2.1 连续时间速度规划的加减速时间
根据前面所述等效变换原理, 须在周期化变换之前计算出按照连续时间速度曲线规划的加减速时间。典型的梯形加减速曲线由加速、匀速、减速三个运动阶段组成, 在以连续时间表示的物理模型中, 各个阶段的速度v与位移s分别为
式中, C1为加速阶段的总位移;C2为减速阶段的总位移。
当运动总位移L足够大 (L≥ (2v2m-v2sv2e) / (2am) ) 时, 能够达到最大许可速度vm时, ta、td、C1、C2的计算公式为
由于此时
故有
当运动总位移L较小, 无法达到最大许可速度vm时, 可先根据运动距离总位移L求出得实际最大速度:
此后, 将式 (3) 与式 (4) 中的vm换成已求出的即可得到加速时间ta与减速时间td。
2.2 周期化变换后减速点时间的计算
如前所述, 为了将插补周期之后的残余时间r3延长成一个完整的插补周期, 须将减速点时间提前。下面按照有无匀速运动阶段两种情况分别进行减速点时间的推导。对于有匀速运动的情况, 设周期化变换前后匀速段与减速段的总位移分别为Scd、S′cd, 则由图2得
式中, ceil () 为向上取整函数。
根据变换前后总位移相等, 即Scd=S′cd, 可推算出变换后匀速运动时间为
特别地, 当ve=0时, 代入式 (13) 得
减速点提前后, 减速所经历的时间相应地变为
对于无匀速运动的情况, 同理设周期化变换前后总位移分别为Sad、S′ad, 则由图3得
根据变换前后总位移相等, 即Sad=S′ad, 可推算出变换后的加速运动时间为
特别地, 当vs=ve=0时, 代入式 (19) 得
减速点提前后, 减速所经历的时间相应地变为
2.3 有匀速运动时各插补周期等效速度计算
2.3.1 加速周期的等效速度计算
如图4所示, 应用积分等效变换原理, 得到加速运动过程中各个插补周期的速度依次为
式中, na为加速运动插补周期数;ent () 为向下取整函数。
2.3.2 加速与匀速转接周期的等效速度计算
对于加速运动阶段末尾因无法整除而剩余的不足一个插补周期的残留运动时间, 将其与后续的匀速运动段的一部分合并, 构成一个完整的插补周期, 如图4的S1、S2区域所示。据图4, 有
其中, b1是当ta不等于插补周期的整数倍时, 为了实现一个完整的插补周期而引入的补时, 据图4易知:
由于b1的引入, 以最大速度vm进行匀速运动的插补周期数为
2.3.3 匀速与减速转接周期的等效速度计算
对于匀速运动阶段末尾的残余运动时间, 将其与减速运动阶段的一部分合并, 构成一个完整的插补周期, 如图5的S3、S4区域所示。据图5, 有如下公式:
其中, ad为周期化后的减速运动的实际加速度, b2是当加速与匀速运动的时间之和不是插补周期的整数倍时, 为了将其变换成插补周期的整数倍而引入的补时, 结合图4与图5分析, 可得到
2.3.4 减速周期的等效速度计算
由于总运动时间经过了周期化处理, 故最后一个阶段的减速运动时间必然是插补周期的整数倍, 且终点速度为ve。具体的插补周期数为
类似于加速运动的推导过程, 应用积分等效变换原理, 得到各个插补周期的速度依次为
2.4 无匀速运动时各插补周期等效速度计算
2.4.1 加速周期的等效速度计算
由于加速度不变, 仅需将计算na的公式换为
2.4.2 加速与减速转接周期的等效速度计算
如图6所示, 直接将加速运动的残留运动时间与减速运动阶段的一部分合并, 构成一个完整的插补周期, 如图6中的S1、S2区域所示。据图6, 有
其中, b1是为了实现一个完整的插补周期而引入的补时, 计算式与式 (25) 相同;ad为周期化后的减速运动的实际加速度, 由下式确定:
2.4.3 减速周期的等效速度计算
减速运动的插补周期数为
利用积分等效变换得各插补周期的速度依次为
3 实例与分析
为验证所提出算法的正确性, 对图7所示由三条小线段构成的数控加工路径ABCD进行梯形加减速插补计算。各线段端点坐标依次为:A (0, 5.0, 0) , B (26.0, 20.0, 10.0) , C (30.0, 25.0, 12.0) , D (48.0, 59.0, 17.0) (mm) 。最大速度为vm=0.1m/s, 最大加速度am=0.8m/s2, 插补周期为0.01s。
端点A、D分别为运动起点和终点, 故速度为零;由文献[7]给出的小线段高速加工速度衔接数学模型, 得到线段连接点B、C两点的速度分别为22.650mm/s与31.790mm/s。根据以上已知条件, 运用本文推导的算法, 得到图8所示的运动速度与加速度曲线。可见, 除了因周期化增加了短暂的延时之外, 周期化变换后的速度曲线与在连续时间定义域规划的理想速度曲线十分贴近, 尤其是在前面加速阶段, 两者几乎是重叠的。此外, 一个突出的优点是, 在匀速运动阶段, 周期化后的速度与给定最大速度 (通常此速度为指令速度) 严格相等。整个加减速过程中, 实际加速度均不超过最大许可加速度。
表1列出了逐条线段加减速过程中的各个运动阶段的运动时间与位移, 其中实际运动时间严格等于插补周期的整数倍, 无截断尾数;实际运动位移为各个插补周期的位移之和, 未列出全部小数, 即有截断尾数;理论运动时间为按连续时间规划得到的加减速总运动时间, 有截断尾数;理论位移为当前插补线段的长度, 有截断尾数。理论值与实际值的绝对偏差通过双精度运算得到。可见, 无论是否含有匀速运动阶段, 与理论数值相比, 每条线段的总运动时间偏差小于1个插补周期, 总位移偏差不超过2.5×10-14 mm, 这表明算法具有较高的运动效率与插补精度。
表2列出了加减速过程中各线段的端点速度、最大速度以及加减速阶段的实际加速度。可见, 提出的算法能够适应线段起止速度不为零的情况, 且能够保证以指定的速度通过线段终点。在加速阶段, 达到最大加速度, 在减速阶段, 略小于但接近最大加速度。
以上表明, 提出的算法实现了任意长度、任意起止速度的直线段梯形加减速周期化离散插补, 且匀速运动阶段的速度严格等于指令速度, 满足运动时间为插补周期整数倍的约束条件, 且具有较高的运动效率与插补精度。
4 结论
(1) 以梯形加减速为例, 在连续时间速度曲线规划的基础上, 提出了基于位移等效变换生成满足运动时间是插补周期整数倍的离散速度曲线的方法。
(2) 提出的算法适用于任意长度、任意起止速度的直线段梯形加减速周期化离散插补, 匀速运动阶段的速度严格等于指令速度, 并保证以指定的速度通过线段终点, 具有较高的运动效率与插补精度。因此, 该算法可不加修改地应用于连续小线段的高速前瞻插补控制。
(3) 提出的方法无需改变插补周期, 易于与传统伺服运动控制系统兼容。所述位移等效周期化变换的原理可推广S形加减速中, 实现更高柔性的加减速。
参考文献
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运动加心情胜过一切药 篇2
运动加心情胜过一切药
在西方发达国家早就认为预防大于治疗，他们是三分治疗七分预防，而我们国家目前还是7分治疗3分预防，而面对着各种污染，却是防不胜防，因此，我国很多种疾病的的发病率都成为世界之首，这个冠军不是什么光彩的事情。
那如何让更多人健康？其实健康是有四大要素的。其中两点最重要。
1、就是积极乐观的心态，越来越多的研究表明一个人的心态、情绪、想法对健康有着非常大的影响，俗话说：笑一笑，十年少，愁一愁，白了头，心情占到影响健康的50%，可见一个人的心态是多么的重要，我们会发现恋爱中的女孩子都是精神都收、容光焕发，那是因为她们被幸福的感觉包围着，那我们再来看看刚离了婚的女性，无论是什么原因，到会导致她们心情不爽，因此看上去整个面容也是晦暗很多。
2、适量的运动。生命在于运动，我们的细胞无时无刻不在运动，我们的心脏从我们诞生在这个世界上就不可能停止片刻的跳动，我们的神经细胞也在不停的运动，否则我们的动作就不可能连贯，我们的肝脏也在不停的运动着。因此，运动对于人的健康来讲也是非常重要的，两个各个方面差不多的人，爱运动的人体质明显会高过不运动的人，而且，坚持适量运动的人也自然会长寿一些。
当然这里所讲的运动不是那种激烈运动，运动分三种：
一种是有氧运动，这种运动就是我们提倡的，一般就是晨练、跑跑步、打打太极、散步、爬山、游泳等。
第二种是无氧运动，就是一些竞技运动员的运动，这种运动消耗大量的蛋白质和矿物质，过度的话有损健康。
第三种运动是伸展运动，这种运动是我们可能在不知不觉中就完成了，比如伸个懒腰，踢踢腿，拖拖地等。
预防大于治疗，运动加好的心情胜过一切药物。
运动加良药 我的将与相 篇3
凌怡良
“我能改变糖尿病”第二届诺和关怀健康之星，华东区冠军
年龄：75岁
病龄：19年
糖尿病类型：2型
治疗手段：诺和灵50R＋拜唐苹
人物简介：1950年参加华东交通部文工团；1953年入职上海市体育运动委员会，后担任群众体育处负责人，负责全市全民健身运动的事宜。
告诫病友的话：已经确诊糖尿病的病友，只要病情需要，一定要尽早使用胰岛素，不要等到口服药失效后再启用。同时，认真、有计划地从事体育锻炼是必不可少的。
谈到一位75岁、身患糖尿病19年的老人，人们的脑海中也许会闪现出一位颤颤巍巍、步履维艰的老者形象。然而，事实恰恰与此相反，凌怡良老人向我们印证了近20年“糖龄”的老患者也可以风采依旧。用“精神矍铄”这个词，已不足以形容这位老人的精气神儿。见到凌大爷的第一眼，只觉得他“神采奕奕、精神焕发”。凌大爷也自信地说：“所有人都看不出来我已经75岁了!”
凌大爷有两个儿子，大儿子毕业于美国哈佛大学，是牙科医学博士；二儿子是美国耶鲁大学毕业的MBA(工商管理学硕士)。生活条件优越的凌大爷，住在二儿子在北京的别墅里，游泳、散步、读书看报构成了他生活的主要内容。
意外——注重锻炼仍得病?
退休前，凌大爷就职于上海市体育运动委员会，负责群众体育推广工作。这个工作覆盖面很广，需要把健身推广到工厂、街道、学校、农村，力争形成一股群众体育风气。工作量大，细节繁杂。凌大爷回忆说：“那时，加班是家常便饭，非常劳累，压力很大，作息时间常被打乱。再加上应酬多，经常下基层，饮食一般就会偏油腻，食量也逐渐加大。”
1988年的一天，凌大爷参加在湖北汉口召开的全国体育工作会议准备会，需要去县城办事，两个小时的车程，他却让车停了五次，不断地去厕所。同行的人笑问他：“你喝了多少水啊?少喝点吧!”大家都没有意识到负责体育工作而且坚持冬泳多年的他，居然会落入糖尿病的陷阱。事实上，在那个年代，糖尿病并不为人们所熟知。所以，自认为身体强壮的他(体重80多公斤)，并没有想到自己会与糖尿病结缘。
一次偶然的体检，凌大爷的空腹血糖为8.5mmol/L，经糖耐量试验被确诊患有2型糖尿病。一开始，凌大爷有些烦躁，想到要永远吃药，而且摆脱不了它，感觉很是郁闷。但开朗的他很快就把心态调整过来，开始了谨慎小心的生活。
清醒——不信偏方弯路少
在对健康的极度渴望下，大多数患者容易急功近利，反而多走弯路。与他们不同的是，凌大爷一直保持着清醒和理智，他懂得糖尿病不能根治，所以避免了上当受骗。
他说：“我从来就没想过要根治这个病，但搞体育出身的我，在听说有‘气功大师’宣称练气功能治疗糖尿病时，还是抱着试试看的态度参加了学习班。但没什么疗效，就中途退出了。有了这次经验，我彻底告别了这些不正规的治疗手段。”
从确诊开始，凌大爷一直是个听话的患者。看病都去大医院，医生说的话，他都遵医嘱一丝不苟地执行。起初吃D860，每两周去一次医院查空腹血糖并开药(当时还没有血糖仪)，隔天去看结果，但总是不迭标。后来用药逐渐变化，二甲双胍、优降糖、糖适平、达美康、拜唐苹，他都一一用过。1996年，凌大爷开始使用猪胰岛素治疗，但是血糖控制并不稳定；1997年下半年，他开始注射诺和灵30R，后来改用50R；现在是用拜唐苹加诺和灵50R控制病情。目前的病情控制得比较好，糖化血红蛋白一直在7％以下。
凌大爷说：“我一直在进步。起初去医院，我不停地换医生、换药，后来发现这种方法效果并不好，不如找到一位自己信任的医生，然后一直请他给自己治疗。这样他了解了我的病情变化更能做到量体裁衣、个体化治疗。”
力量-——方法正确效果大
从患病开始，凌大爷总是通过各种途径学习糖尿病知识。他购买了一本书——《谈谈糖尿病》，以这本书为蓝本，他系统地学习了糖尿病防治的方方面面。这对他帮助很大，为以后科学治疗的道路打下了基础。
1994年时，凌大爷就开始使用血糖仪监测血糖。那年，大儿子从美国给他买了一台血糖仪，凌大爷坚持每周监测3～5次，三餐前后、睡前轮流测；每天量血压2～3次，并认真作记录。
通过学习和汲取经验，凌大爷认识到营养均衡、膳食平衡必不可少。患病初期，凌大爷就下定决心管住嘴。含糖的几乎不碰，尽量做到科学饮食。有一段时间他也有些急功近利，只吃菜，不吃粮食，最终导致体质下降。他说：“后来我才明白，磁水化合物是基础，不吃就会没力气，该吃的还是要吃。在长年的学习和摸索中，我终于找到了正确饮食控制和治疗的规律和方法。”
由于老伴患有心脏病、高血压，家里的饮食一向清淡。老两口不常吃肉，以蔬菜为主，而且会刻意地多吃一些菌类。上了年纪的人比较在意滋补，炖了鸡汤，他们不立即喝，而是放在冰箱里，第二天把汤汁上面凝固的油撇去，加热后再喝，既达到了食疗的效果，又避免了摄入过多油脂。
坚持——体育锻炼是个宝
受工作影响，凌大爷的健身意识比普通人强很多。从年轻时起，他就严格按国家体委的要求，每周运动三四次，每次半小时以上，达到了“经常体育活动”的标准。凌大爷非常喜欢游泳，从1978年到1985年，他连续7年坚持冬游。
凌大爷的运动疗法具体是：早晨散步半小时，下午游泳或黄昏散步半小时。他规定自己每分钟走100步，并且要配合呼吸调节。他说：“运动要有计划和自我约束，这样才能坚持下去。”
一直以来，凌大爷坚持每天运动，他是社区活动中心的常客。而且，他亲身体会到了运动对降血糖的益处。一天，他在下午16:00和晚饭前分别查了血糖，都达到了12.0mmol/L。于是，他赶紧出去做体操并溜达了一圈，半小时后回来再查，血糖正常了。就此他得出一个结论：运动有着立竿见影的降糖效果。凌大爷说，必须认真有计划地进行有氧运动，而且要达到一定的运动量，比如广播体操，要认真地做两遍以上，出了汗才有效果。他认为，自己现在耳聪目明，没有出现任何并发症与运动也有着密不可分的关系。
加减速运动 篇4
现代化工业缝纫机在运动控制器的控制精度、效率、可靠性和经济性等方面提出了越来越高的要求,定位精度是工业缝纫机设备的一项重要指标,它综合反映了缝纫机构件和控制系统的精度及动态特性,影响定位精度的因素有多方面,加减速算法对数控系统的定位也有十分重要的影响。在控制算法中可以采用适当的加减速曲线算法来改善速度与精度之间的矛盾。数控系统常采用的加减速曲线有直线型、指数型和S型三种加减速曲线。一般情况下,系统的控制过程是由加速、匀速、减速和低速定位四个阶段组成,但是,根据步进电机实际运行距离的不同,加减速控制可能只有加速阶段和减速阶段或者不需要进行加减速控制而直接运行,其中减速和低速定位两个阶段对控制系统的定位精度有很重要的影响。
2 加减速控制中减速点的判断基础
指数曲线加减速过程中,根据实际加工花样的加工线段长度的不同,可以把指数曲线加减速分为如下四种情况:
(1)短线段加工情况
短线段加工的频率曲线如图1(a)所示,该情况下步进电机不需要加减速控制,只需以f0频率运行。
(2)中线段加工情况
中线段加工的频率曲线如图1(b)和(c)所示,步进电机整个运行过程只有加速和减速阶段。这种情况又可分两种情况:1)速度加速到允许的最高频率flim后,立即进入减速阶段,如图1(b);2)速度加速到f0和flim之间某一频率后立即进入减速阶段运行,如图1(c)所示。
(3)长线段加工情况
长线段加工的频率曲线如图1(d)所示,步进电机由加速阶段、匀速阶段和减速阶段三个阶段构成。该情况下,步进电机以起始频率f0启动,经过一段加速后频率到达允许的最高频率flim,然后进入匀速阶段运行一段,最后经过一段减速过程,让电机平稳地停下来。
控制系统在匀速阶段转入减速阶段或直接由加速阶段转入减速阶段的位置称为减速点[1]。如何在不同的运行长度的情况下正确预测减速点,也就成为加减速自动控制中的关键问题。
通过理论计算得到的减速点为理论减速点,所得到的减速区域为理论减速区,实际控制中开始减速的位置为实际减速点,所进入的减速区为实际减速区[1]。在进行花样轨迹的加工时,首先需要预测减速点,即计算理论减速点,以确定何时进入减速区。以采用减速算法进行加工,从而保证在系统运行到终点时,速度达到预定值。
减速点的预测可以根据当前设置加工速度、加减速规律和系统允许的最大加工速度等相关参数计算。这种方式减速点的判断算法是:根据加减速规律预先计算出减速区长度,根据判断当前点后面的距离是否进入减速区范围来判断,若进入减速区,则下一周期开始减速。
3 自动判断减速点位置
通过图案数据提取数据段的位移量并转化成极坐标的脉冲数p(单位:步),加工频率为fm(单位:步/秒)。
实际加工过程加减速受到加工段的脉冲数p的影响,减速点出现的情况有如下两种[2]:
(1)频率从起始频率f0加速至指令频率fm后匀速运行一段时间后开始减速或直接开始减速;
(2)频率加速到起始频率f0和指令频率fm之间的某一频率后立即开始减速。此时,加速过程能达到的最大频率由实际计算得出。
当加速度α1、减速度α2和脉冲数p确定后,在不考虑实际加工频率限制的前提下,加速过程所能达到的最大频率可以计算得出。本文将该情况称为临界情况,其频率、加速度、位移曲线如图2所示:
由如图2可知,频率曲线只有加速阶段和减速阶段。步进电机从起始频率f0加速到最大频率flim后立即进入减速阶段,当减速至起始频率f0后停止,整个过程运行完全部脉冲数p。临界情况下加速阶段运行的脉冲数为nacc_lim:
在没有考虑指令频率fm限制的情况下,频率曲线所能到达的极限频率是flim。但在实际加工过程中,指令频率fm会限制最大频率,假设步进电机加速度为α1,那么从起始频率f0加速到fm所运行的脉冲数为nmax_s_lim:
减速点位置是根据式(1)和(2)计算出的nacc_lim和nmax_s_lim的大小来确定。
加速过程中频率可以到达运行频率fm。整个过程由加速阶段、匀速阶段和减速阶段组成。频率、加速度、位移曲线如图3所示。
1)加速阶段总的脉冲数为nmax_s_lim:
2)加速过程到达的最大频率fmax为:
3)减速阶段总的脉冲数ndec_val:
加速过程中频率增大到f0和fm之间的flim后立即进入减速阶段。整个过程只有加速阶段和减速阶段。频率、加速度、位移曲线如图4所示。
1)加速阶段总的步数nacc_lim为:
2)加速过程到达的最大频率fmax为:
3)减速阶段总的步数ndec_val:
由上计算出两种情况下的加速步数nmax_s_lim后,就可以确定减速点的位置。设步进电机减速前运行总步数为nstart_dec,则有:
当步进电机运行步数到达nstart_dec时,即进入减速区运行,减速过程运行步数为ndec_val。指数曲线加减速过程中对减速点的判断流程如图5所示。
4 工程应用
在实际工程应用中为计算简便,取加速度和减速度相等,即α1=α2。
减速点计算过程如下:
(1)根据图案形状计算加工当前线段长度所需要的脉冲数;
(2)根据当前设定的速度值以及数控控制过程中加工工艺要求的限制计算加速过程运行的脉冲数;
(3)根据(2)中所得的脉冲数,自动判断减速点位置,确定减速段开始点,完成该段图案数据的指数曲线加减速控制。
5 结束语
本文基于指数加减速模型得出减速点的判断与计算方法。在控制过程中利用该计算方法对加工程序进行预处理,提前得到该加工程序的速度变化情况,由系统完成升降速控制,保证了加工过程的流畅性和平稳性,减少了系统的冲击,提高了加工工件的美观度。
参考文献
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动物运动会作文加评语 篇5
动物王国里要开运动会了小兔、乌龟、小象、小熊都赶来参加可热闹了!
运动会开始了小熊和小象比赛摔交动物们大声地喊着：“加油加油!”只见小象用它那长长的鼻子卷起小熊然后一下子把它摔在地上小熊赶快爬起来偷偷地用头一顶小象跌倒了真是难解难分。忽然小熊趁小象不注意狠狠地把它推了一把小象再次跌倒了。小熊终于赢得了胜利!小兔在长跑比赛中也获得了冠军。其它的动物们都纷纷向它们祝贺它们乐坏了!
点评：这篇想象的文作者对动物运动会进行了描写，想象合理，语言流畅;不足之处在于叙事不完整对动物们的描写不详细。如：“忽然小熊趁小象不注意狠狠地把它推了一把小象再次跌倒了。”
加减速运动 篇6
关键词：针刺 推拿 运动疗法 中风偏瘫【中图分类号】R224.1 【文献标识码】B 【文章编号】1008-1879（2012）12-0084-01
中风偏瘫，又称“中风后遗症”，以半身不遂、口眼歪斜、手足麻木不仁、语言蹇涩为主要临床表现。笔者近年来采用针刺、推拿、运动疗法治疗中风偏瘫46例，取得满意疗效，现报告如下：
1 一般资料
46例均为门诊患者，急性期符合《中医病证诊断疗效标准》中风病诊断，并经C7或MRI确诊为脑梗塞或脑出血。其中男性30例，女性16例，年龄最大76岁，最小32岁，病程都在6个月以内。
2 治疗方法
2.1 针刺。头针：取偏瘫对侧的头皮运动区。语言不利加面部运动区，命名性失语加言语二区，感觉性失语加言语三区。运用28号1.5寸不锈钢毫针，局部经常规消毒后，针与头皮30度左右夹角，快速刺入帽状腱膜下，达到所选刺激区长度后，以每分钟200—240转的速度快速捻转，局部有热、麻后留针30-60分钟，期间捻转2--3次，每日1次，10次为一疗程。捻针及留针期间嘱患者或家属帮助活动患侧肢体。
体针：
（1）取穴：患侧风池、肩井、肩髃、极泉、曲池、手三里、外关、合谷、环跳、伏兔、阳陵泉、足三里、解溪、昆仑、太冲等，口眼歪斜加下关、地仓透颊车，语言不利加廉泉。
（2）操作：取健侧卧位，常规消毒。进针后捻转提插，平补平泻，气至病所，留针30min，每日1次，10次1疗程，同时用TDP治疗仪照射患肢。其中上肢先刺极泉穴，用提插泻法，可出现手指抽动感，针感传到手后出针。下肢环跳穴针刺时可出现下肢放电麻木感，针感传到足趾后留针。
2.2 推拿。取穴同上，患者平卧位，按揉各穴位5min，患侧肌肉肥厚处，加滚法，擦法、捏法、拿法等来往3-5遍。在患肢各关节处施以摇法、擦法、扳法、抖法等约5min，每日1次。
2.3 运动疗法。
（1）被动操作手法：术者一手固定患肢近端关节，加一手稳固肢体远端关节，做轻柔缓慢的屈伸、内收、外展等动作，从肩部依次做到踝关节。约15min左右。
（2）主动操作手法：根据患者病情轻重，以及功能恢复情况，运用bobath方法，让患者主动或辅助患者完成。包括手部五指运动、肘部及肩部伸展，下肢桥式运动，髋膝运动、踝趾运动、床上翻身起坐运动。后期家属保护下可主动完成行走及平衡训练。时间以每次30min为宜，避免过度疲劳。
3 疗效观察
3.1 療效标准：根据《中医病证诊断疗效标准》中风疗效标准分三项。痊愈：症状及体征消失，基本能独立生活；好转：症状及体征好转，能扶杖行动或基本生活能自理；无效：症状及体征无变化。
3.2 治疗结果：痊愈16例占34.8%，好转29例占63.1%，无效1例占2.1%，总有效率97.9%。
4 典型病例
陈某，男，55岁，干部，患者半月前突然晕倒，左侧肢体偏瘫、语言不利，在外院住院治疗，诊断为“脑梗塞”，出院后来我科治疗。现神志清、语言不利、左侧肢体偏瘫，左上肢肌力0及级，左下肢肌力Ⅰ级。巴氏征（+）、戈氏征（+）、左膝反射活跃，舌苔黄厚质红、脉弦滑，病属中风偏瘫。遂按上述方法，按照先针刺，再推拿，然后运动疗法的顺序治疗。经治10次后，症状体征明显好转。上下肢肌力均明显提高，言语较流利。4个疗程后上下肢功能基本恢复，又巩固治疗1疗程。半年后随访，未见复发。
5 体会
偏瘫，中医又称为“偏枯”，是由于中风引起，其病机责之于风痰，瘀血阻滞经络，营卫气血运行不畅，半身失养。现代医学认为，本病是由于脑血管病变所致。病变致使脑组织缺血、受损。脑组织受到不同程度损害后，而使大脑的中枢神经对所支配和调解的组织器官的功能减弱或丧失，致使肢体偏废不用，肌肉拘挛萎缩，关节不动僵直。
根据祖国医学“治痿独取阳明”的理论，重点取阳明经穴为主，辅以太阳、少阳经经穴。通过针刺，达到调和营卫、行气活血、疏通经络目的，使机体恢复“阴平阳秘”的生理状态。而现代医学研究证实，针刺能使患者脑血管扩张，周围血管阻力减少，脑血管流量增加，同时可以降低血脂和血液粘稠度，起到活血化瘀的作用。并且头针可以改善大脑皮层缺血缺氧状态，改善神经冲动的传导和调节神经肌肉的兴奋作用，促进皮层功能的恢复。针刺同时配合患肢运动，有利于激发经气并较好的导引“气至病所，抵御病邪”，且能活跃患部肌肉，使沉睡、僵硬状态下的神经觉醒。
针刺后进行推拿治疗，能够直接作用于肌表。由浅入深、由近及远、催气活血，使气血流畅、活血化瘀、疏通经络。由于手法直接渗透作用于肌肉、肌腱、韧带等结构，使之产生纵向、横向或回旋的被动活动，加上通过牵拉扳运等手法，兼有滑利关节等作用。对于改善局部组织血液循环，起到消肿止痛、松解拘急解除粘连、防止关节僵直等方面起到积极作用。弥补了针刺的不足，对于肢体的功能恢复极为有利。
现代康复医学认为，早期康复治疗可以增加偏瘫病人感觉信息的输入，促进潜伏通路及休眠突触的活化，促进缺血半暗带再灌注，降低神经功能的残疾程度。早期康复治疗还可以杜绝或减轻废用综合症的发生，如压疮、肌肉萎缩、关节痛、关节挛缩、骨质疏松等，并可缩短康复疗程。依据脑的可塑性与功能重组理论，运动疗法的使用，通过反复被动或主动训练，通过输入正常运动模式，促进患者正常运动模式的形成，并且使之固定下来。且能触发本体反射机制，向高级中枢传入信息促进功能重建，从而恢复偏瘫肢体的运动功能。
综上所述，本疗法属于综合疗法，是以中医传统治疗方法为主的，结合现代康复医学治疗技术，形成以中西医结合为特色的治疗方法。几种方法配合使用，相辅相成，相得益彰，疗效明显。有效的提高了治愈率，减少了致残率，使患者能够更好的回归家庭与社会。
参考文献
[1]孙国杰.《针灸学》.上海科技出版社，1997-6
[2]纪树荣.《康复医学》.高等教育出版社，2004-4
步进电机加减速的S曲线控制 篇7
电机的加减速控制是数控系统的重要组成部分, 也是其关键技术之一。快速准确的定位更是加减速控制的重中之重, 要实现这一目标就需要保证电机在不失步的情况下启动和停止, 并以最快的速度达到指定位置。目前常见的加减速曲线有:梯形曲线、S型曲线和指数曲线等。由步进电机的特性可知, S型曲线控制更适用于实际应用。
2 S型曲线数学模型
目前运用最为广泛的仍为7段S型曲线, 它把整个过程分为加加速、匀加速、减加速、匀速、加减速、匀减速、减减速这7个过程。它能够有效的保证加速度与速度的连续, 但根据实际不同的路劲长度, 可分成多种情况进行考虑, 整体的数学模型就相对而言比较复杂, 计算量也偏大。
在七段S曲线的基础上, 为了简化模型, 降低整体系统的计算量, 文章提出了五段S曲线, 其分为五个阶段:加加速、加减速、匀速、加减速、减减速。与七段S曲线相比, 减少了匀加速和匀减速这两个过程, 但其仍可以满足加速度a和速度v连续。设Vs为起始速度, Ve为终止速度, V为设定的最高速度, T1~T5为各个阶段的运行时间。
假设在T1, T2, T3, T5时间段内, 加速度a的变化率J的值是恒定的。为了保证运行轨迹在起始位置与减加速末位置的加速度a均为0, 应该保证加加速的时间与减加速的时间相同, 即T1=T2, 同理可得T4=T5, 又由于加速度的变化率J恒定, 可得T1=T2=T4=T5=Tm, 这里的Tm由起始速度Vs、最高速度V和加速度变化率J决定, 进一步推导可得初始速度等于终止速度, 即Vs=Ve。
利用加速度、速度、位移之间的积分关系可以推导出加速度a、速度v、位移s之间的积分关系可直接列出公式, 只要确定了Tm和T3两个变量, 就可以任意时刻的加速度、速度和位移, 可以构造出完整的S曲线。相比于七段S曲线, 该算法较简单, 易于实现, 但其计算过程中间参数较多, 相对比较复杂。
3五段S曲线加减速控制算法
S曲线的加减速可分为前加减速和后加减速, 后加减速对各个坐标轴进行速度控制, 不需要预测减速点, 计算量较小, 但会带来一定的位置误差;前加减速仅对合成速度进行控制, 需要预测减速点, 其计算量比较大, 但可以保证位置的精度。为了保证系统的精度, 文本采用前加减速控制的方式。
在实际过程中, 根据路径S长短不同, 可分为两种情况。
(1) 当路径较长时。在这种情况下, 系统的速度能达到设定的最高速度, 它是一条完整的五阶段S曲线。
(2) 当路径较短时。在这种情况下, 系统的运行速度达不到设定的最高速度, 它是一条不完整的五段S曲线, 缺少了中间的匀速阶段, 剩下的4个阶段的运行时间完全相同。由图1可知, 在这种情况下, 系统实际运行的最高速度Vmax小于设定的最高速度V。
4仿真及结果分析
为了检验这种算法能否保证系统速度、加速度的连续性以及满足柔性加减速的要求, 对上述加减速控制进行仿真验证。取a=2000mm/s2, T=1ms, Ve=Vs=0进行仿真, 其结果图如图1所示。由图可知, 当路径较短时, S曲线加减速控制新算法可使系统具有较高的柔性, 减小了实际加工过程中的冲击, 缩短了程序的运行时间, 提高了机床运行的平稳性。
5结束语
文章给出了一种S曲线的控制策略, 简化了其中间运算过程, 提高了系统运行的实时性。经过仿真验证了其可行性, 并且已经在实际项目中进行了运用。
参考文献
[1]孙蓓, 张志义, 张学文.一种单片机实现步进电机的加、减速控制[J].北华大学学报 (自然科学版) , 2003 (10) .
[2]郭新贵, 李从心.S曲线加减速算法研究[J].机床与液压, 2002 (5) :60-62.
[3]胡建华, 廖文和, 周儒荣.CNC系统中几种升降速控制曲线的研究与比较[J].南京航空航天大学学报, 1999, 31 (6) :706-711.
加减速运动 篇8
加减速控制是数控系统开发的关键技术之一。数控加工的目标是实现高精度高效率的加工,因此一方面要求数控机床反应快,快速准确启停,缩短准备时间;另一方面要求加工过程运动平稳,冲击小,这些要求需要靠加减速控制来保障[2]。本文所研究的是基于时间分割法插补,用余弦加减速控制规律进行的前加减速控制。目前常用的加减速控制算法有直线的加减速曲线(梯形速度曲线)、S形速度曲线等。本文提出一种新的余弦加减速控制算法,其具有高阶可导、连续,运动柔性平稳和计算简单,可用参数控制等特点。
随着CAD/CAM技术的发展和加工精度要求的提高,数控加工大都是自动编程,NC程序的代码量越来越大(海量代码),每段加工代码轨迹的长度却越来越短。由于代码轨迹长度过短,对单条代码处理实际并不能构成整体的余弦或S形曲线加减速,而是逼近为直线的加减速曲线。而目前用到的直线加减速控制在速度规律曲线的起点、拐点、终点存在加速度的突变,会造成机床冲击。因此,要进一步提高数控机床的加工质量和效率,就要优化海量代码的加减速控制算法,而对短轨迹代码的处理是加减速控制迫切要解决的问题。为此,本文提出将多段连续的短轨迹代码用一段整体的区域轨迹代码来实现加减速控制方法,解决短轨迹代码加减速处理中的问题。
2 余弦加减速控制
用软件实现的加减速控制既可以在插补前进行,也可以放在插补后进行。放在插补前的加减速控制称为前加减速控制,放在插补后的加减速控制称为后加减速控制。根据加减速控制方式的不同可将加减速控制分为三种方式:线性加减速控制、指数型加减速控制、S曲线加减速控制[4]。
线性加减速控制算法的优点是算法简单,效率高。但这种算法的缺点也很明显,在加减速阶段的起点、终点处加速度有突变,机床运动存在柔性冲击。另外速度的过渡不够平滑,运动精度低。
指数型加减速的不足:启动过程仍存在较大冲击;加减速过程结束时速度变化是渐进的,变化过程太大,需要进行修正处理。
S曲线加减速在任何一点的加速度都是连续变化的,从而避免了柔性冲击,速度的平滑性很好,但是算法较复杂。
为了更好地解决这些算法存在的问题,我们提出了余弦加减速控制算法。
这里假设代码段足够长,可以实现从初始速度Vs加速到设定的速度Vm,再减速到Ve。这样,按照余弦加减速控制,可以得出如图1所示的三个运动过程:加速、匀速和减速。
加速段:根据速度和加速度的边界条件,可以构造出余弦加减速运动曲线函数:
式中,Vm是设定运动速度,Vs是运动起始速度,t'=t/Tac,Tac为加速时间。
对(1)式求导可得加速度函数:
再对(1)式积分可得加速位移函数:
同理,可以得出减速段和匀速段的数学表达式。
由图1可以看出,三角函数加减速规律具有高阶连续导数,可以实现平滑的运动。但是由于三角函数的计算复杂,对数控系统的CPU运算和处理数据能力要求较高,难以适应数控系统实时性的要求。为此,可以事先对其进行预处理[3],将其作为样板以数表的形式存放于内存,通过查表的方式就可以实现。
3 区域连续短轨迹代码加减速处理算法
3.1 区域连续短轨迹代码加减速处理算法原理
CAD/CAM技术的发展和加工精度要求的不断提高,对数控系统提出了新的要求。NC代码的容量要求越来越大,而每段代码所完成的刀具运动距离越来越短。尽管余弦加减速控制具有很好的柔性,但是频繁的计算三角函数加减速的控制参数,占用CPU的运算时间,进而影响数控机床的加工效率。为了达到对海量短运动轨迹的加工要求,本文提出一种称之为区域代码处理的新方法。基本思路是:把多段连续的短轨迹代码用一段整体的区域轨迹代码来实现加减速控制,通过对多段短轨迹代码的整体应用余弦曲线加减速处理可以实现真正的三角函数控制。其处理原理如下。
根据图2所示,假设找出区域拐点(如图A、B、C、D、E)。由于本文提到的加减速控制是插补前加减速控制。所以在加减速控制之前要做好插补前预处理,通过初始化,求出目前的进给速度Vm。以Vm按余弦曲线规律先加速到最大允许速度Vmax后减速到Ve所需距离S为范围向后搜索速度拐点,如果没找到拐点就以目前的速度进给,继续向后搜索拐点;如果找到拐点(如图2的B点(30mm/s)),则先判断是否有足够的距离从Vm减速到B点所允许的速度;如果有,则继续向下搜索拐点;如果没有,就把当前拐点允许速度作为目前的进给速度继续向下搜索速度拐点。把搜索的速度最低点作为该区域的拐点,以这个拐点速度按完整的余弦曲线加减速控制规律反向计算到当前进给速度的距离所要求的速度,再与当前速度比较,取较小速度为当前进给速度做整体的余弦加减速控制。
3.2 区域速度拐点判断
区域整体加减速控制算法的关键是找出区域速度变化点即区域速度拐点。当速度经历了由升速到减速或者由减速到升速的凹点就是区域速度拐点。这里以平面(X轴和Y轴)两轴联动为例,提出一种简单的判断方法。
首先要说明,这里提到的速度拐点是相对单轴来说的,只要有一条轴的运动方向发生了变化(反向),就认为是速度拐点。在这点速度要减低,以达到平滑过渡的光滑效果。假设有a、b两段轨迹代码,以两段代码的交点为坐标原点建立局部直角坐标系(如图3所示)。然后,计算出a代码起点和b代码终点的相对坐标值,判断该坐标在局部坐标系中的正负符号来判断a、b交点是否拐点。假设a代码起点坐标在第三象限,当b代码终点在第一象限时(如图3的b所示),即从a代码运动到b代码没有任何一条轴发生反向运动,此时a、b交点不是拐点;若b代码终点落在局部坐标系的其它象限(如图3中的b'和b″),则a段到b段的运动过程中至少有一个轴发生或两(第三象限)个轴同时发生反向运动,因此认为b的终点在这些象限时a、b段代码的交点是拐点。
3.3 短轨迹代码区域加减速处理流程
短轨迹代码的加减速区域处理原理流程图如图4所示。由图4可看出,区域短轨迹代码处理关键在于找出区域速度拐点。区域速度拐点就是速度变化点,以拐点为起点反向按余弦曲线加速计算当前的进给速度[5],实现多段短轨迹代码整体按余弦曲线加减速控制。这就很好地解决了海量短轨迹代码加减速控制的不足。
同时,在处理区域代码整体用余弦曲线控制规律时还要注意在区域代码段处理中进给档位的变化,则需考虑以下三种情况:
1)刀具当前运动轨迹处于区域整体余弦加速区域,不做区域整体余弦加减速控制,需重新计算;
2)刀具当前运动轨迹处于区域整体余弦减速区域,不做区域整体余弦加减速控制,需重新计算;
3)刀具当前运动轨迹处于区域整体余弦减速处于稳速区域,则以当前位置和当前线段终点重新构造为当前线段,并重新构造新区域。
4 结语
本文针对中、高档数控系统运动控制中遇到的问题,提出了余弦曲线加减速控制算法,并对过多短轨迹NC代码进行单独的按余弦曲线规律加减速控制中存在的缺陷提出了新的解决控制算法。本文提出的余弦加减速控制算法和区域短轨迹代码处理算法已在基于高速浮点32位DSP运动控制器中通过实验验证,解决了过多短轨迹代码单独按余弦曲线规律控制带来的问题,达到了海量NC短轨迹代码加工中高速运动控制平稳无冲击的要求,提高加工效率。
摘要：加减速控制方法是数控系统开发的关键技术之一,所以研究加减速控制方法具有重要意义。简单介绍了数控系统控制刀具轨迹运动的余弦加减速控制算法,并针对数控系统在处理大容量短轨迹NC代码时的运动加减速控制问题,提出了区域整体按余弦曲线加减速处理新的控制算法。实验证明,按照多段短轨迹代码整体按余弦曲线加减速规律进行控制,既能达到比较好的控制效果,满足加工的要求,又能解决海量短轨迹代码单段处理所产生的问题,更好的提高加工效率和加工质量。
关键词：运动控制,前瞻,数控插补,区域拐点
参考文献
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[3]黄艳,李家霁,于东,等.CNC系统S型曲线加减速算法的设计与实现[J].制造技术与机床,2005(03):56-59.
[4]郭新贵,李从心.一种新型柔性加减速算法[J].上海交通大学学报,2003,37(02):205-207.
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[6]许良元.数控加工中加减速控制曲线的研究[J].机械工程师,2006(09):65-67.
加减速运动 篇9
资料与方法
2002-2012年收治肌肉拉伤运动员60例, 女35例, 男25例, 年龄15~28岁。临床评分:1分8例, 2分14例, 3分23例, 4分15例。受伤部位因运动项目不同发生几率也不相同, 根据受伤部位分股二头肌20例、内收肌7例、股四头肌3例、腰背肌8例、肩袖肌7例、腹直肌5例、小腿腓肠肌10例。
临床评分:肌肉拉伤后, 笔者按运动员的疼痛感觉和活动障碍分为5分[1], 以方便统计分类, 其中1分一般为急性拉伤没有完全处理好遗留下的后遗症;2分为肌纤维轻微拉伤, 造成局部的轻微炎症;3分为肌纤维部分拉伤或结缔组织部分撕裂, 造成局部炎性水肿;4分为肌纤维部分断裂, 或韧带部分撕裂, 造成大面积炎性血肿;5分为肌纤维或韧带完全断裂, 此种情况应该立即加压包扎送往医院, 手术清除血肿, 断裂处缝合。本课题只讨论1~4分患者, 以下为具体分类。1分:平时无疼痛感觉, 有轻微不适感, 有轻微压痛, 运动时伴有牵扯疼痛感, 能忍受, 但是影响高强度训练。2分:微痛, 局部有轻微压痛, 局部无肿胀或条索状, 能忍受。运动时无明显影响, 但训练后往往会慢慢加重。3分:轻痛, 局部压痛明显, 局部有肿胀, 可触及条索状, 尚可忍受, 一般运动时可以, 但是对高强度或者需要反复训练的动作有明显影响。4分:疼痛明显, 触摸时疼痛加重, 局部肿胀明显, 甚至可以看到皮下青紫瘀斑, 抗阻力实验阳性, 勉强能忍受, 一般训练时有影响。5分:剧痛, 疼痛剧烈, 局部有凹陷或见一端异常隆起, 很难忍受, 局部相应功能丧失。
治疗方法:对于急性拉伤应该先冰敷, 然后根据部位选择相应的穴位和针刺手法。冰敷:肌肉刚拉伤时应该立即冰敷, 冰敷可以止痛, 可以防止肿胀, 可以防止减少继发性损伤。但是冰敷的时间太长又容易冻伤神经和肌肉, 因此每次冰敷的时间不宜太长, 时间应该在20 min以内, 刚冰敷时会有刺痛、麻木等感觉, 冰敷时间以刺痛过后为止, 15 min为宜。在伤后24~48 h内可以反复多次冰敷, 每次间隔60 min左右。对于陈旧性的拉伤, 每次训练后应该冰敷15 min, 1次/d就够了。对于急性期部分肌纤维断裂和韧带撕裂的情况冰敷的同时要包扎好, 防止肿胀, 同时使肌肉处于伸展状态, 以防肌肉呈收缩状态时造成以后瘢痕的形成。针刺:针刺包括针具的选择、穴位的选择、进针角度的选择, 隔天1次, 5次为1个疗程。 (1) 针具的选择:依据所针刺部位和患者的具体情况选用30号针, 根据具体部位选择1~3寸长的针。 (2) 穴位的选择:针刺阿是穴加循经远端取穴, 或阿是穴加远端腕踝针疗法。阿是穴即以痛为腧, 取伤处最痛点或硬结, 或条索状肌肉, 在条索状肿胀肌肉上每隔1 cm、2 cm或3 cm距离进针 (依具体位置不同而变) , 以2~4针为多, 循经远端取穴以受伤部位所属何经, 即在肢体远端 (肘膝关节以下) 选取该经穴位[2]。 (3) 进针角度的选择:可选用直刺或斜刺, 可行快针, 也可留针, 视具体情况而定。一般可沿着受伤肌肉长轴方向行斜刺入最痛点, 在受伤肌肉的所在经络远端穴位可以行直刺, 不用行针, 待针感消失后即可拔针。肌肉轻度拉伤, 当日可行快针治疗, 起效快, 但治疗后肌肉酸胀反应偏大, 运动员需花费较长时间热身才能缓解, 比赛外可以使用此种方法。在比赛期间可行轻度刺激量的留针, 效果相对慢一点, 但疗效持久, 肌肉反应小。在运动时另在患处贴上专用的肌肉贴膜, 给肌肉保护与支撑。
疗效判定标准:参照《中医病证诊断疗效标准》中股内收肌损伤拟定: (1) 痊愈:症状和体征完全消失, 不影响正常训练和比赛, 无不良反应。 (2) 显效:症状和体征消失, 一般无明显不适, 大量运动后稍有不适, 经24 h休息, 可以消除。 (3) 有效:症状和体征明显消失, 但大量运动后有明显不适, 休息24 h后不能完全缓解。 (4) 无效:症状和体征没有明显消失, 不能参加大量运动训练和比赛。
结果
痊愈48例, 显效10例, 有效2例, 无效0。痊愈率80%, 总有效率100%。
阿是穴加远端取穴直刺留针法举例:患者, 19岁, 女, 游泳运动员, 50米自由泳主项, 擅长蹲跳起跳及水下蝶泳腿, 比赛时水下打蝶泳腿, 股二头肌强烈收缩, 导致肌肉拉伤, 伤处疼痛、肿胀、压痛, 条索状明显, 约长15 cm, 患部抗阻阳性, 临床评分3分。伤后首先冰敷15 min以消肿止痛。取穴为条索状肌肉上每隔4 cm 1针, 共4针, 远端取委中穴。皮肤、针具、医者手指常规消毒后, 行直刺手法进针, 留针15 min, 针感以微微酸胀即可, 针后取腕踝针下6区进针, 固定10 h, 次日疼痛大为减轻, 比赛前给患处贴上了肌肉贴膜, 比赛时损伤部位无影响, 赛后肌肉疼痛未加重, 遂继续冰敷与针刺2次痊愈。
阿是穴加远端取穴斜刺留针法举例:患者, 男, 22岁, 羽毛球运动员, 在力量训练时, 做下蹲负重练习, 因重量已超过本人最大负重量, 造成腰背肌扭伤, 剧烈疼痛, 腰后伸前仰均受限, 左右转可, 检查棘突上未见疼痛, 腰椎生理弧度存在, 右侧疼痛, 肌肉成条索状肿胀, 临床评分3分, 立即停训练, 伤处冰敷。次日行伤处斜针刺法:选穴根据受伤肌肉的位置、深浅、走向及其最痛点, 沿肌肉的长轴, 根据最痛点的位置及其深浅, 取远离最痛点有适当距离的一点为进针点。皮肤消毒后进针, 使之准确沿肌肉长轴斜刺入受伤的肌肉的最痛点, 随即留针。留针时不提插、捻转。留针时间长短, 视针感消失快慢而定。待“针感”完全消失或显著减弱时, 出针。在针刺之后, 再继续给予其他痛点斜刺治疗, 一般选取2~3个痛点治疗, 腰部棘突旁开1.5寸, 3寸均属足太阳膀胱经, 所以在膝关节以下选取膀胱经合穴委中或经穴昆仑, 留针15 min, 1次/d, 治疗1个疗程痊愈。
阿是穴加远端取穴直刺电针法举例:患者, 女, 23岁, 网球运动员, 在正手挥拍时, 因力量不足引起尺侧腕屈肌拉伤, 疼痛肿胀, 但活动无影响, 临床评分2分, 故未做治疗, 后因每天训练, 负荷过重, 肌肉长期疲劳, 肌肉疼痛加重, 条索状硬结, 拉伸该处疼痛有所缓解, 正手挥拍动作受影响, 临床评分3分。条索状硬结处选阿是穴, 配合远端的神门穴位, 针刺得气酸胀后加电针治疗仪, 神门穴不加电, 热疗及电针的感觉也以运动员耐受舒服为主, 经2次治疗后疼痛缓解, 但患处训练量加大后疼痛又加重, 故继续针刺治疗及减少运动量。配合该肌肉的静力练习, 持重练习, 该运动员很快就恢复了正常训练。
讨论
笔者于2002年从事队医工作, 到现在10余年, 先后跟过足球队、羽毛球队、网球队、自行车队、篮球队、游泳队。虽然各个项目特点不一样, 但是总的来说造成运动员肌肉拉伤的原因不外乎以下5点: (1) 训练前的热身活动不够, 肌肉的伸展性、柔韧性、灵敏性均未达到最佳状态, 肌肉比较僵硬, 在需要爆发力训练的时候很容易拉伤。 (2) 训练强度增加得太快, 或者训练的时间太长, 超过其本人能承受的范围, 肌肉的弹性、力量不足, 容易造成肌肉疲劳, 从而导致拉伤。 (3) 运动技术差, 姿势不正确, 动作不协调, 肌群发展不均衡, 用力过猛, 从而导致力量差的那部分肌肉容易拉伤。 (4) 以前急性损伤后处理不当, 没有完全恢复就开始训练, 从而引起慢性损伤。 (5) 温度过低, 湿度太高, 场地过硬等。针对能引起肌肉拉伤的原因采取相应的措施, 现在运动员拉伤也在慢慢减少。
冰敷是运动医学中一项很重要的治疗措施。在肌肉拉伤后或者每次训练后应该即刻冰敷。因为冷疗可以使神经传导速度减慢, 神经终板兴奋减少, 疼痛阈值提高, 因而可以起到减轻或解除疼痛的作用;冷疗可以使血管通透性降低, 从而令局部渗出减少, 肿胀减轻;冷疗使患处局部温度下降, 减低细胞代谢, 减少自由基的产生, 因此可以减轻组织细胞的继发性损伤。通过卢鼎厚等人对针刺中的斜刺的研究证明, 斜刺局部阿是穴可以通过肌肉收缩蛋白的合成代谢使肌肉的结构和功能恢复正常[3]。直刺所属经络远端穴, 可以疏通经络, 解除痉挛, 起到通则不痛的效果。针刺具有稳定而持久的疗效。因此本人认为对于肌肉拉伤, 冰敷加针刺具有很好的疗效, 对于有些同仁所说的推拿治疗, 本人认为应该分情况而定, 许多急性肌肉拉伤并不适合推拿治疗, 其只会加重炎性渗出, 而对于没有处理好的慢性肌肉拉伤则可以用推拿治疗。
摘要：目的:探讨冰敷加针刺治疗运动员肌肉拉伤的疗效。方法:收治肌肉拉伤运动员60例, 采用冰敷加针刺治疗, 观察疗效。结果:痊愈48例, 显效10例, 有效2, 无效0, 痊愈率80%, 总有效率100%。结论:冰敷加针刺对运动员肌肉拉伤的疗效显著。
关键词：冰敷,针刺,运动员,肌肉拉伤
参考文献
[1]周春龙, 金志旦.运动员急性肌肉拉伤临床分度及电针配合推拿治疗105例观察[J].浙江中医杂志, 2012, (9) :681.
[2]张雯琍.认识“冰疗”[J].中华体育, 1987, (4) :101-107.
加减速运动 篇10
在跟踪快速机动目标的应用场合,对伺服系统的快速性和稳定性要求很高。目前伺服系统一般采用PI算法[1],对于连续位置指令可以快速高精度响应,但是对于大角度调转情形,由于积分饱和效应,会引起大的超调和多次振荡,产生的冲击会减小设备的寿命并可能造成安全隐患。尽管可以采取积分分离等改进措施,效果仍然不理想。
梯形加减速算法是根据误差按指定加速度调节速度指令,因此速度是连续的,尽管加速度的不连续也会造成冲击,但相对系统规模而言冲击较小,算法简单和响应快的优势却使得其适用性很强。
在一个3.7 m天线系统中采用梯形加减速算法验证其效果,大角度调转时天线可以平稳快速地指向目标位置,没有超调和振荡。但在给定斜坡函数即速度阶跃时,产生了系统不稳定、稳态有差等一系列问题。本文就这些问题进行分析,并给出解决方法。
1 梯形加减速算法原理
1.1 一类伺服系统的特征
伺服系统的通用化要求不外乎稳定、快速和准确地随动目标[2]。但是,根据目标特性的不同和天线伺服系统规模的大小,伺服系统也会对上述3个指标有所侧重。
机动目标没有确定轨道,在近场时,相对地面天线其速度快、加速度大,对伺服系统的快速性要求很高。实际的工作中需要各种操作模式,有利用引导使天线进入主波束后切入跟踪,有跟踪、引导随时人工切换,等等。这就要求天线在追踪(引导状态)时能够快速平稳地跟上引导值,各种方式切换时能够平稳无超调和振荡。本文的目的是找出一种能够支持大角度调转(静态及低速下的大角差引导)及追踪(快速下的大角差引导)方法并验证其实效。
1.2 典型梯形加减速伺算法原理
梯形加减速算法用作大角度调转时对系统速度、加速度的控制。其运动过程为:运动起始,天线以给定加速度加速运动,当天线速度达到设定值后保持匀速运动;在此期间实时计算是否到达如下位置,即从该位置起,以给定加速度减速运动,到达目标点时天线速度减为零;从上述位置减速运动,到达目标点。
大角度调转时的运动包括匀加速段、恒速段和匀减速段3部分[3],速度曲线呈梯形。在文献[4,5,6][4,5,6]中均指出,当调转距离短时,可能没有恒速段。此时速度曲线呈三角形[7]。
为简化算法,实际操作中采用速度-位置自适应算法:设定一个小的误差门限,当天线位置距离目标位置较远,即误差大于门限时采用位置开环的速度控制,当调转接近完成时误差小于门限,转入位置闭环,利用PI算法提高控制精度。
2 梯形加减速算法改进及其在伺服系统中的应用
2.1 典型加减速控制存在的问题
上述典型加减速控制是针对大角度调转问题的,在实际操作中没有任何问题。比如在一个3.7m天线系统,设定最大速度35°/s,最大加速度20°/s2,分别给定10°和70°阶跃时,仿真的调转曲线如图1和图2所示。
由图1和图2可以看出,10°阶跃时由于调转行程小,没有恒速段,速度曲线呈三角形;70°阶跃时速度曲线则是典型的梯形,但是天线都能很快通过加速—减速过程平稳地调整到指定位置,没有超调。
但是,当给定斜坡函数即速度阶跃时,如设定10°/s的等速运动,天线很快调整进入到稳态,显示转速确实正确,但是显示偏差却不是零,而是一个常量,具有重复性,如图3所示。二型伺服系统对给定斜坡函数应该是稳态无差的,但给定的等速值又远远没有达到系统最大值,那么,这个偏差是哪里来的?
经过仔细观察和分析,确认是调整没有进入位置闭环状态,也就是说稳态时误差大于闭环门限,伺服处于开环状态。将闭环门限向上调整,又出现2种现象:当闭环门限大于值后,调整可以进入位置闭环状态,只是闭环初期有抖动;当闭环门限在某值附近时,天线以极大概率进入不稳定状态,抖动剧烈。
经过分析可以得到一个结论:在减速段,当大于闭环门限的某一误差对应产生的速度恰好等于给定速度时,调整将进入稳态。因为不能位置闭环,此时误差将保留。如果调整给定速度,偏差也将随之变化,给定速度越大,这个偏差也越大。当给定速度对应的误差小于但接近闭环门限时,可以进入闭环状态,由于此时闭环算法中的积分项为零,天线仅以比例项运动,若相应速度小于给定转速,将导致误差加大而退出闭环门限,从而重新开始梯形加减速控制,由此产生振荡。
2.2 2次位置追踪算法
为实现大角度调转的平稳性,现在假设闭环门限取一个比较小的值,这样问题归结为:如何使天线逼近目标和如何平稳进入闭环。
仍然观察上述有差追踪过程。进入稳态后算法输出维持了与目标相同的速度,如果此时把该输出保存起来,例如保存在积分项,将输出清零,总输出改为算法输出和积分项相加,那么天线仍维持与目标同速。由于此刻天线与目标相对静止,把这种状态视作另一次大角度调转,调整后的状态应该是位置上追踪上目标,速度与目标相同(虽然第2次的大角度调转速度减为零,但此时的速度指令保存在积分项中)。此时进行位置闭环,由于积分项已经有维持目标速度的指令,比例项因为误差小(闭环门限很小)所以也很小,切换过程将十分平稳,这样通过2次梯形加减速控制实现了对斜坡函数的追踪。
2.3 位置-速度追踪算法
2次位置追踪算法尽管可以实现对斜坡函数输入的跟踪,但是有些繁琐,调整过程也比较长。可以通过以下方法简化调整过程。
将原梯形加减速控制对象由追踪目标位置改为同时追踪目标位置和速度,这样当天线跟上目标时天线的转速和目标速度相同,此时进行闭环效果同前述算法。
给定误差和速度,对各种可能出现的情况进行仿真分析,证明该算法结果正确。仍然以10°/s的速度阶跃为例,从闭环原点开始施加阶跃,天线追踪的曲线如图4所示。从距离40°的位置施加反向阶跃,天线迎头赶上的调整过程如图5所示。2种情况最后天线都调整到位置、速度均与给定相同。
该算法的关键在目标速度的准确获取,流程比较简单,此处不再赘述。
3 结束语
大角度调转和动态追踪等情况下,常规PI校正带来快速性和稳定性的矛盾,直观表现就是大超调和多次振荡。通过仿真证明,在典型梯形加减速算法的基础上,采用位置-速度追踪算法可以有效解决该问题,并且可以满足斜坡函数给定情况下的应用。经过在一套3.7 m天线系统上反复试验验证,该算法稳定可靠,试验结果与仿真结论相符。在试验中,采用了对输入量的跟踪-微分滤波器(TD)算法来近似获得目标速度量,当然也可以利用其他手段来获得目标速度量。相对于指数算法、S曲线算法等,该算法运算量要小得多,对于以低成本嵌入式处理器为控制器的系统,该算法有推广价值。
参考文献
[1]韩京清.自抗扰控制技术[M].北京:国防工业出版社,2008.
[2]胡寿松.自动控制原理[M].北京:科学出版社,2007.
[3]吴基斌.运动控制关键算法及嵌入式实现研究[D].广州:华南理工大学,2010.
[4]马志建.车载定向天线稳定跟踪平台的研究与开发[D].济南:山东科技大学,2009.
[5]赵明峰.基于PLCopen的运动功能模块的建模与实现[D].武汉:华中科技大学,2013.
[6]许鑫.嵌入式点胶控制系统研究与实现[D].武汉:华中科技大学,2014.