基于DSP的智能控制器及在智能人工腿中的應用研究
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《中南大學》 2003年
基于DSP的智能控制器及在智能人工腿中的應用研究
梁豐
【摘要】:智能人工腿是機器人學和生物醫(yī)學工程學領(lǐng)域一個備受關(guān)注的研究課題,它最優(yōu)秀的特點是能模仿人體健康腿的運動方式且步行速度可自然、隨意地跟隨截肢者步行速度的變化而變化。開展該項目的研究對改善殘疾人的生存條件和促進其醫(yī)療福利事業(yè)的發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義。 智能人工腿的擺動靠空壓氣缸的伸縮來實現(xiàn),空壓氣缸尾部的電機可以控制氣缸內(nèi)一個針閥(流量控制閥)的開度,通過改變閥門開度可以調(diào)節(jié)膝關(guān)節(jié)彎曲和伸展的阻尼,從而達到改變膝關(guān)節(jié)彎曲和伸展速度的目的。以前研制的智能人工腿,在兩個方面存在不足,一方面它的控制器控制氣缸內(nèi)針閥開度采用步進電機所構(gòu)成的開環(huán)系統(tǒng),,位置精度不高;另一方面它的CPU多采用51系列的單片機,運行速度不能滿足高級算法的需要。針對這兩方面的不足,我們提出以下改進方案: (1).改步進電機為伺服直流電機,使它能在大范圍內(nèi)實現(xiàn)精密的位置控制。 (2).設計了一個具有位置和電流反饋的閉環(huán)控制系統(tǒng),并采用遺傳算法對PID參數(shù)進行優(yōu)化,同時引入模糊控制理論使PID參數(shù)可進行在線整定。通過控制策略的改進來提高智能人工腿步態(tài)調(diào)整的快速性和準確性。 (3).智能控制器的CPU采用TI公司生產(chǎn)的DSP芯片TMS320F240PQ,它是專用電機控制芯片,集成度高,運行速度比51系列單片機快數(shù)十倍并具有強大的指令集,可實現(xiàn)高級算法的在線運算。 通過控制器硬件的設計、制作,軟件的編寫、調(diào)試以及實驗,結(jié)果表明,本文所提出的智能人工腿智能控制器提高了控制系統(tǒng)的智能性、魯棒性、快速性和準確性。
【關(guān)鍵詞】:
【學位授予單位】:中南大學
【學位級別】:碩士
【學位授予年份】:2003
【分類號】:TP242
【目錄】:
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本文關(guān)鍵詞:基于DSP的智能控制器及在智能人工腿中的應用研究,由筆耕文化傳播整理發(fā)布。
本文編號:112132
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