本文關鍵詞：基于遺傳算法與模糊推理的智能DSP控制器及在仿生人工腿中的應用，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：智能人工腿是機器人學和生物醫(yī)學工程學領域一個備受關注的研究課題，它將智能控制理論、微電子技術、計算機控制技術、機械設計與制造及生物醫(yī)學工程等技術融合在一起。它的優(yōu)點是其步行速度可自然、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幫助那些截肢者回歸主流社會，減輕社會及其家庭負擔具有重要意義。 智能人工腿主要由膝關節(jié)、控制膝關節(jié)屈伸運動及小腿擺動的執(zhí)行機構、踝關節(jié)、腳以及智能控制器等組成，其最關鍵部件是控制膝關節(jié)屈伸運動及小腿擺動的執(zhí)行機構和智能控制器。目前，在國外研制成功的智能人工腿中，控制膝關節(jié)屈伸運動及小腿擺動的執(zhí)行機構是一個單級空壓氣缸，其內有一個針閥(節(jié)流閥)，通過調節(jié)針閥的開度可控制氣缸阻尼，從而控制小腿擺動的速度。而智能控制器主要由小型電機、傳感器以及微處理器組成，用于調節(jié)針閥的開度。從目前公開的資料看，在國外新型智能人工腿中，用于控制針閥開度的控制器是開環(huán)控制方式，其控制精度不高，且不具有智能化策略。 在論文中，我們對國外智能人工腿控制器的控制方式進行了改進，將其控制方式設計成閉環(huán)方式，并引入模糊控制理論，改變了控制器的控制策略，提高了控制器的控制精度。而控制器的參數(shù)則利用遺傳算法優(yōu)化得到。遺傳算法操作簡單、全局搜索能力強，，能夠在很廣的解空間內搜索出一組最優(yōu)參數(shù)。而傳統(tǒng)參數(shù)整定方法是依據(jù)于經(jīng)驗反復試湊獲得，其整定過程異常繁瑣。本文用到的遺傳算法是由作者自行設計的偽并行遺傳算法，該算法是對基本遺傳算法的改進，在收斂速度和全局搜索能力方面遠遠優(yōu)于基本遺傳算法。文中詳細地介紹了利用該算法優(yōu)化控制器參數(shù)的具體過程，并給出了尋優(yōu)仿真結果。在智能人工腿控制器的硬件設計中，選用了TI公司生產(chǎn)的TMS320F240芯片。該芯片面向新一代電機調速，它將DSP高速運算能力與面向電機的高效控制能力集于一體。TMS320F240芯片豐富的指令和內部特有的硬件結構，給智能控制器的軟件和硬件設計帶來了極大的方便。在該芯片中編制控制算法實現(xiàn)對針閥開度快速、精確控制。
【關鍵詞】：智能人工腿 數(shù)字信號處理器(DSP) 基本遺傳算法 偽并行遺傳算法 模糊PID控制器 PI控制器
【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】：

• 第一章 緒論7-13
• 1.1 智能人工腿研究的國內外發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢7-11
• 1.2 本文的主要研究內容11
• 1.3 論文的創(chuàng)新之處11
• 1.4 技術經(jīng)濟效益及社會效益分析、推廣及應用前景11-13
• 第二章 模糊控制的基本理論13-17
• 2.1 引言13
• 2.2 模糊集合與隸屬度函數(shù)13-14
• 2.3 擴張定理和模糊關系14-15
• 2.4 模糊語言變量15
• 2.5 模糊推理15-16
• 2.6 小結16-17
• 第三章 遺傳算法及其應用17-29
• 3.1 引言17
• 3.2 遺傳算法簡介17-18
• 3.3 基本遺傳算法的描述18-20
• 3.4 基本遺傳算法早熟現(xiàn)象分析20
• 3.5 基本遺傳算法的改進20-21
• 3.6 偽并行遺傳算法的設計21-28
• 3.7 小結28-29
• 第四章 遺傳算法和模糊控制理論在智能人工腿中的應用29-49
• 4.1 引言29
• 4.2 智能人工腿位置伺服控制系統(tǒng)的性能要求29
• 4.3 被控對象數(shù)學模型的建立29-32
• 4.4 基于遺傳算法和模糊控制理論的智能控制器的設計32-48
• 4.5 小結48-49
• 第五章 智能人工腿中DSP控制器的研制49-63
• 5.1 引言49
• 5.2 DSP芯片的特點49-50
• 5.3 TMS320F240外設模塊50-52
• 5.4 TMS320F240中斷特點及中斷響應過程52-53
• 5.5 DSP控制器的研制53-62
• 5.6 小結62-63
• 總結63-64
• 致謝64-65
• 已發(fā)表和已投稿的論文65-66
• 參考文獻66-69

【參考文獻】

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本文編號：325413