發(fā)布時間：2017-09-24 08:21

  本文關(guān)鍵詞：模糊自適應(yīng)PID在下肢外骨骼助力腿中的仿真研究

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【摘要】：下肢外骨骼助力腿是由人類穿著,并為穿戴者提供助力功能的人機一體化系統(tǒng)。下肢外骨骼助力腿是多種高新科技的集成,涉及自動控制、機電工程、生物工程以及人工智能等多學(xué)科領(lǐng)域,是近年來比較熱門的研究領(lǐng)域之一。針對下肢外骨骼助力腿智能控制內(nèi)容,本文主要做了以下幾個方面的研究。 首先,對比目前國內(nèi)外下肢外骨骼助力腿的研究現(xiàn)狀,分析下肢外骨骼助力腿的研究趨勢,選擇借鑒適合本系統(tǒng)的設(shè)計理念。對構(gòu)成下肢外骨骼助力腿的機械系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)、傳感器感知系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和能源系統(tǒng)等五大系統(tǒng)進行簡要分析,初步確定出下肢外骨骼助力腿的各系統(tǒng)的構(gòu)成。 其次,本文選取液壓驅(qū)動作為下肢外骨骼助力腿的驅(qū)動系統(tǒng),針對該系統(tǒng)的伺服閥、液壓缸以及其他環(huán)節(jié)分別推導(dǎo)出各自的傳遞函數(shù)。在此基礎(chǔ)上,選用液壓系統(tǒng)元器件相關(guān)數(shù)據(jù)建立數(shù)學(xué)模型,為具體的控制分析提供模型基礎(chǔ)。 再次,針對下肢外骨骼助力腿這一具體研究對象,分別運用常規(guī)PID控制算法以及模糊自適應(yīng)PID控制算法進行分析,并在Matlab的Simulink環(huán)境中進行模型搭建與仿真,對其結(jié)果進行分析。仿真結(jié)果表明,模糊自適應(yīng)PID控制算法具有超調(diào)量小、穩(wěn)定性能好、過渡時間短、控制精度高等優(yōu)點,而且具有良好的動態(tài)性能和靜態(tài)性能,模糊自適應(yīng)PID控制明顯優(yōu)越于常規(guī)PID控制。在下肢外骨骼助力腿的控制系統(tǒng)中使用模糊PID控制算法有助于提高系統(tǒng)的控制性能。 最后,對下肢外骨骼助力腿運行方案進行初步設(shè)計,為以后的研究給出一定的方向。
【關(guān)鍵詞】：助力腿 外骨骼 液壓驅(qū)動 模糊PID控制
【學(xué)位授予單位】：廈門大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TH137;TP273
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-12
• 第一章 緒論12-17
• 1.1 選題背景與研究意義12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀14
• 1.3 下肢外骨骼助力腿的發(fā)展趨勢14-15
• 1.4 主要研究目的及意義15
• 1.5 論文研究內(nèi)容15-17
• 第二章 下肢外骨骼助力腿系統(tǒng)構(gòu)成17-24
• 2.1 引言17-18
• 2.2 機械結(jié)構(gòu)概述18-19
• 2.3 驅(qū)動系統(tǒng)分析19-20
• 2.4 傳感器感知系統(tǒng)分析20-22
• 2.4.1 傳感器布置方案20-22
• 2.4.2 多傳感器數(shù)據(jù)融合技術(shù)概述22
• 2.5 控制系統(tǒng)概述22-23
• 2.6 能源系統(tǒng)概述23
• 2.7 本章小結(jié)23-24
• 第三章 下肢外骨骼助力腿液壓驅(qū)動系統(tǒng)的建模分析24-33
• 3.1 引言24
• 3.2 電液伺服閥傳遞函數(shù)24-25
• 3.3 液壓缸傳遞函數(shù)25-30
• 3.4 其他環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)30
• 3.5 液壓驅(qū)動控制系統(tǒng)建模30-32
• 3.6 本章小結(jié)32-33
• 第四章 PID控制系統(tǒng)設(shè)計與仿真分析33-41
• 4.1 引言33
• 4.2 PID控制系統(tǒng)概述33-39
• 4.2.1 PID控制系統(tǒng)設(shè)計33-34
• 4.2.2 數(shù)字PID控制系統(tǒng)設(shè)計34-37
• 4.2.3 PID控制器參數(shù)整定方法37-39
• 4.3 液壓驅(qū)動系統(tǒng)的PID控制仿真與分析39-40
• 4.4 本章小結(jié)40-41
• 第五章 模糊自適應(yīng)PID控制系統(tǒng)設(shè)計與仿真分析41-63
• 5.1 引言41
• 5.2 模糊控制理論41-45
• 5.2.1 模糊控制簡介41
• 5.2.2 模糊控制基本原理41-43
• 5.2.3 采樣時間的選擇43
• 5.2.4 模糊控制器結(jié)構(gòu)的設(shè)計43-44
• 5.2.5 模糊化處理44-45
• 5.3 模糊自適應(yīng)PID控制理論45-47
• 5.3.1 模糊自適應(yīng)PID控制簡介45
• 5.3.2 模糊自適應(yīng)PID控制算法45-46
• 5.3.3 模糊自適應(yīng)PID控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)46-47
• 5.4 模糊自適應(yīng)PID控制器的設(shè)計47-57
• 5.4.1 模糊自適應(yīng)PID控制器的結(jié)構(gòu)設(shè)計47
• 5.4.2 模糊子集和隸屬度表47-48
• 5.4.3 下肢外骨骼助力腿液壓系統(tǒng)模糊控制規(guī)則的設(shè)計48-51
• 5.4.4 模糊關(guān)系51-53
• 5.4.5 模糊推理53-56
• 5.4.6 模糊控制查詢表56-57
• 5.5 SIMULINK仿真模型的建立57-59
• 5.5.1 量化因子和比例因子57-58
• 5.5.2 SMULINK仿真模型58-59
• 5.6 SIMULINK動態(tài)仿真59-62
• 5.7 本章小結(jié)62-63
• 第六章 下肢外骨骼助力腿運行方案設(shè)計63-76
• 6.1 感知模塊64-72
• 6.1.1 傳感器選型64-68
• 6.1.2 足底壓力傳感系統(tǒng)的設(shè)計68-72
• 6.2 控制模塊72-75
• 6.3 本章小結(jié)75-76
• 第七章 總結(jié)76-78
• 7.1 論文的主要研究內(nèi)容76
• 7.2 今后工作展望76-78
• 參考文獻78-80
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的科研成果80-81
• 致謝81

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 王明鑫;俞光榮;陳雁西;楊云峰;黃四平;胡孫君;;正常中國成年人足底壓力分析[J];中國矯形外科雜志;2008年09期

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本文編號：910347