目前,體育教學(xué)及體育訓(xùn)練主要以體力鍛煉輸出負載與體育教學(xué)的經(jīng)驗灌輸為代價,存在體育鍛煉及體育競技運動周期長、損傷風(fēng)險大,單一被動式體育訓(xùn)練及體育鍛煉特征缺陷明顯。為此,本文給出了一種基于體育輔助運動機器人的神經(jīng)元自適應(yīng)PID控制的算法,建立了了一種基于體育輔助運動機器人的神經(jīng)元自適應(yīng)PID控制系統(tǒng),利用MATLAB進行仿真。仿真結(jié)果表明:采用神經(jīng)元自適應(yīng)PID控制器的跟蹤精度更高,相比于傳統(tǒng)的PID控制,位置誤差縮小了50%,引入擾動時,轉(zhuǎn)速波動大幅降低,抗擾動能力明顯提升。實驗在隴東學(xué)院體育學(xué)院實驗取得良好的效果;同時,在其他的地方體育的教學(xué)和訓(xùn)練具有較強的借鑒意義。 

【文章來源】：甘肅科技. 2020,36(22)

【文章頁數(shù)】：4 頁

【部分圖文】：

跟蹤精度(位置)

甘肅科技第36卷圖3速度(穩(wěn)定性)誤差曲線2圖5跟蹤精度(位置)誤差曲線2（2）根據(jù)式(2)的形式，單神經(jīng)元控制器中，輸入層可以設(shè)為5個輸入，分別是e(k)、e(k-1)、e(k-2)、e(k)、u(k-1)、u(k),其中，e(k)為給定和反饋的誤差值；輸出層為u(k);權(quán)值為ω1（k）、ω2（k）、ω3（k）控制器的輸出為（3）其中：，k神經(jīng)元比例系數(shù)。神經(jīng)元層分別為：x1（k），x2（k），x3（k）。x1（k）=e(k)，x2（k）=e(k)-e(k-1)（4）x3（k）=e(k)-2e(k-1)+2e(k-2)（5）在設(shè)計單神經(jīng)元自適應(yīng)PID控制器時，需要注意學(xué)習(xí)規(guī)則的選娶神經(jīng)元比例系數(shù)的選娶學(xué)習(xí)率的選取等。3神經(jīng)元自適應(yīng)PID控制的設(shè)計在攀爬建筑物的過程中，體育輔助運動機器人經(jīng)常受到許多外部因素的影響，如乘客的姿勢和體重的差異，以及運動訓(xùn)練機器人輔助機器人傾斜角的差異，參數(shù)已更改。PID控制器不能根據(jù)被控對象參數(shù)的變化進行相應(yīng)的調(diào)整，控制效果往往很差。因此，在神經(jīng)元自適應(yīng)控制系統(tǒng)及PID控制系統(tǒng)，本文設(shè)計的神經(jīng)元自適應(yīng)PID控制器，結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。圖1模糊PID控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖4仿真結(jié)果與實驗分析仿真條件參數(shù)設(shè)置如下：質(zhì)量之和約為130kg，重力G為130N，轉(zhuǎn)速設(shè)定為電機額定轉(zhuǎn)速3000r/min，通過調(diào)節(jié)負載使原電機在目標(biāo)轉(zhuǎn)速下以額定功率驅(qū)動運行。所選BLDC電機極對ρn=4,定子電感Ld=La=30mH,定子電阻r=7Ω,電機轉(zhuǎn)矩常數(shù)fm=0.12556(Nm/A),轉(zhuǎn)動慣量1.39×10-6(kg·m2)。4.1神經(jīng)元自適應(yīng)PID控制的影響因素分析4.1.1速度（穩(wěn)定性）誤差的問題分析體育輔助運動機器人的神經(jīng)元自適應(yīng)PID控制的速度（穩(wěn)定性）誤差曲線，如圖2~3所示。仿真結(jié)果表明：在體育輔助運動機器人速度控

）x3（k）=e(k)-2e(k-1)+2e(k-2)（5）在設(shè)計單神經(jīng)元自適應(yīng)PID控制器時，需要注意學(xué)習(xí)規(guī)則的選娶神經(jīng)元比例系數(shù)的選娶學(xué)習(xí)率的選取等。3神經(jīng)元自適應(yīng)PID控制的設(shè)計在攀爬建筑物的過程中，體育輔助運動機器人經(jīng)常受到許多外部因素的影響，如乘客的姿勢和體重的差異，以及運動訓(xùn)練機器人輔助機器人傾斜角的差異，參數(shù)已更改。PID控制器不能根據(jù)被控對象參數(shù)的變化進行相應(yīng)的調(diào)整，控制效果往往很差。因此，在神經(jīng)元自適應(yīng)控制系統(tǒng)及PID控制系統(tǒng)，本文設(shè)計的神經(jīng)元自適應(yīng)PID控制器，結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。圖1模糊PID控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖4仿真結(jié)果與實驗分析仿真條件參數(shù)設(shè)置如下：質(zhì)量之和約為130kg，重力G為130N，轉(zhuǎn)速設(shè)定為電機額定轉(zhuǎn)速3000r/min，通過調(diào)節(jié)負載使原電機在目標(biāo)轉(zhuǎn)速下以額定功率驅(qū)動運行。所選BLDC電機極對ρn=4,定子電感Ld=La=30mH,定子電阻r=7Ω,電機轉(zhuǎn)矩常數(shù)fm=0.12556(Nm/A),轉(zhuǎn)動慣量1.39×10-6(kg·m2)。4.1神經(jīng)元自適應(yīng)PID控制的影響因素分析4.1.1速度（穩(wěn)定性）誤差的問題分析體育輔助運動機器人的神經(jīng)元自適應(yīng)PID控制的速度（穩(wěn)定性）誤差曲線，如圖2~3所示。仿真結(jié)果表明：在體育輔助運動機器人速度控制系統(tǒng)中，模糊PID控制優(yōu)于傳統(tǒng)PID控制，誤差小，穩(wěn)定性和舒適性強。4.1.2跟蹤精度（位置）誤差的問題分析體育輔助運動機器人的神經(jīng)元自適應(yīng)PID控制的跟蹤精度（位置）誤差曲線，如圖4~5所示。采用神經(jīng)元自適應(yīng)PID控制器的跟蹤精度更高，相比于傳統(tǒng)的PID控制，位置誤差縮小了50%,引入擾動時，轉(zhuǎn)速波動大幅降低，抗擾動能力明顯提升。圖2速度(穩(wěn)定性)誤差曲線1圖4跟蹤精度(位置)誤差曲線150


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