【摘要】：本文設(shè)計(jì)開發(fā)了一臺(tái)老年人下肢伸屈訓(xùn)練裝置,包括其機(jī)械結(jié)構(gòu)和電氣系統(tǒng);求解了抗阻訓(xùn)練人機(jī)動(dòng)力學(xué)模型;設(shè)計(jì)了基于模糊滑模算法的抗阻訓(xùn)練控制器策略并仿真;利用BP神經(jīng)PID算法控制離合器電流跟蹤并實(shí)驗(yàn)。首先,完成了老年人下肢伸屈訓(xùn)練裝置設(shè)計(jì)。選擇了效果最優(yōu)的等速抗阻訓(xùn)練方案;從座椅端開始依次進(jìn)行機(jī)構(gòu)尺寸確定、傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、傳感系統(tǒng)設(shè)計(jì),最后是機(jī)構(gòu)整體設(shè)計(jì);搭建了電氣系統(tǒng)控制平臺(tái),其包括遙控端、主控端和傳感端,并完成了電氣元件布置;給出了等速抗阻訓(xùn)練控制系統(tǒng)框圖,并指出控制要求。其次,分析了抗阻訓(xùn)練人機(jī)模型。求解了離合器接合和滑磨狀態(tài)下機(jī)械系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)方程;建立了以集總形式表示的神經(jīng)肌肉的簡化模型和膝關(guān)節(jié)處股四頭肌牽拉小腿骨的幾何模型,進(jìn)一步求解了股四頭肌驅(qū)動(dòng)膝關(guān)節(jié)的驅(qū)動(dòng)力方程;分析了人腿連桿的動(dòng)力學(xué)模型;聯(lián)立得到抗阻訓(xùn)練人機(jī)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型。再者,設(shè)計(jì)了基于模糊滑模算法的抗阻訓(xùn)練控制器策略。分析了單次抗阻訓(xùn)練過程并制定了目標(biāo)函數(shù)切換規(guī)則;完成了基于等效控制的滑模控制策略并給出控制律;利用滑模域PD控制對已設(shè)計(jì)的滑模魯棒控制改進(jìn);設(shè)計(jì)了模糊干擾觀測器對系統(tǒng)非線性項(xiàng)控制;進(jìn)行了MATLAB/ADAMS聯(lián)合仿真驗(yàn)證。最后,設(shè)計(jì)了基于BP神經(jīng)PID算法的離合器電流跟蹤控制策略。分析了離合器功率驅(qū)動(dòng)電路模型;完成了BP神經(jīng)PID算法設(shè)計(jì);完成了對驅(qū)動(dòng)電路模型的仿真實(shí)驗(yàn);搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái),完成了電流跟蹤控制實(shí)驗(yàn)。
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TH789;TP273
【圖文】：

圖 2-5 成年人人體尺寸的比例關(guān)系調(diào)至最小高度(即 e 100mm)時(shí)，2 2 2115020.113 1500 100 330cos 560.109 1500 2 2 2119020.113 1900 100 330cos 430.109 1900 調(diào)至最大高度(即 e 140mm)時(shí)，2 2 2115020.113 1500 140 330cos 590.109 1500 2 2 2119020.113 1900 140 330cos 420.109 1900 供的最小訓(xùn)練角度因人的身高不同有差異，但都在 40°~60°之軌長度應(yīng)滿足：2 2 2max max max min min S 0.112 H 0.109 H cos e S 560mm

圖 5-11 離合器驅(qū)動(dòng)器樣板 圖 5-12 磁粉離合器實(shí)物圖圖 5-13 所示搭接實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。控制器電壓 24V，變壓器供電。通過 USB 塊實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)板和電腦之間的通信。采用控制器配套的上位機(jī)調(diào)試軟件試(如圖 5-14 所示)，其界面和通信程序采用 Labview 軟件制作。控制，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)一：給定目標(biāo)電流為 600mA，分別在兩種算法模式下調(diào)試好的控制效果后采集跟蹤電流數(shù)據(jù)。之后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)二：在電流穩(wěn)定在下，給外加持續(xù)電流干擾(0-300mA)，分別在兩種算法模式下調(diào)試，并數(shù)據(jù)。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2735542