【摘要】：本文設計開發(fā)了一臺老年人下肢伸屈訓練裝置,包括其機械結(jié)構(gòu)和電氣系統(tǒng);求解了抗阻訓練人機動力學模型;設計了基于模糊滑模算法的抗阻訓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驗。首先,完成了老年人下肢伸屈訓練裝置設計。選擇了效果最優(yōu)的等速抗阻訓練方案;從座椅端開始依次進行機構(gòu)尺寸確定、傳動系統(tǒng)設計、傳感系統(tǒng)設計,最后是機構(gòu)整體設計;搭建了電氣系統(tǒng)控制平臺,其包括遙控端、主控端和傳感端,并完成了電氣元件布置;給出了等速抗阻訓練控制系統(tǒng)框圖,并指出控制要求。其次,分析了抗阻訓練人機模型。求解了離合器接合和滑磨狀態(tài)下機械系統(tǒng)的動力學方程;建立了以集總形式表示的神經(jīng)肌肉的簡化模型和膝關節(jié)處股四頭肌牽拉小腿骨的幾何模型,進一步求解了股四頭肌驅(qū)動膝關節(jié)的驅(qū)動力方程;分析了人腿連桿的動力學模型;聯(lián)立得到抗阻訓練人機系統(tǒng)動力學模型。再者,設計了基于模糊滑模算法的抗阻訓練控制器策略。分析了單次抗阻訓練過程并制定了目標函數(shù)切換規(guī)則;完成了基于等效控制的滑�？刂撇呗圆⒔o出控制律;利用滑模域PD控制對已設計的滑模魯棒控制改進;設計了模糊干擾觀測器對系統(tǒng)非線性項控制;進行了MATLAB/ADAMS聯(lián)合仿真驗證。最后,設計了基于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)動電路模型;完成了BP神經(jīng)PID算法設計;完成了對驅(qū)動電路模型的仿真實驗;搭建實驗平臺,完成了電流跟蹤控制實驗。
【學位授予單位】：燕山大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TH789;TP273
【圖文】：

圖 2-5 成年人人體尺寸的比例關系調(diào)至最小高度(即 e 100mm)時，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，2 2 2115020.113 1500 140 330cos 590.109 1500 2 2 2119020.113 1900 140 330cos 420.109 1900 供的最小訓練角度因人的身高不同有差異，但都在 40°~60°之軌長度應滿足：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)動器樣板 圖 5-12 磁粉離合器實物圖圖 5-13 所示搭接實驗平臺�？刂破麟妷� 24V，變壓器供電。通過 USB 塊實現(xiàn)驅(qū)動板和電腦之間的通信。采用控制器配套的上位機調(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�？刂�，進行實驗一：給定目標電流為 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)。之后進行實驗二：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】

相關期刊論文 前10條

1 彭湘;;等動練習在體育運動中的應用與實踐[J];產(chǎn)業(yè)與科技論壇;2014年03期

2 王程;常思勤;;車用磁粉離合器結(jié)構(gòu)與性能分析[J];南京理工大學學報;2012年05期

3 魏高峰;田豐;王冬梅;孫秋明;謝新武;唐剛;;基于Hill理論及模糊算法的骨骼肌力建模與仿真[J];中國數(shù)字醫(yī)學;2011年11期

4 徐立萍;王娣;;卷繞系統(tǒng)中收放卷的張力控制方法[J];合成纖維;2011年01期

5 張志斌;李笑;夏虹;;基于S3C2440的嵌入式膝關節(jié)康復訓練器控制系統(tǒng)[J];傳感器與微系統(tǒng);2010年12期

6 劉建建;陳祝平;;磁粉離合器及其應用[J];機電技術;2010年04期

7 袁玉芳;;淺談我國人口老齡化特征及其對策[J];技術與市場;2010年08期

8 李楚峰;王旭東;周凱;;磁粉離合器勵磁與退磁系統(tǒng)[J];中國新技術新產(chǎn)品;2010年07期

9 劉靖;李笑;夏虹;關婷;;氣動肌肉驅(qū)動的膝關節(jié)康復訓練裝置等速運動實驗研究[J];液壓與氣動;2008年09期

10 姜靜;伍清河;;模糊滑模變結(jié)構(gòu)控制技術的應用研究[J];電光與控制;2006年02期

相關博士學位論文 前3條

1 侯志濤;老年人抗阻訓練健身方案制定和效果研究[D];北京體育大學;2015年

2 劉志強;純電動汽車電液復合再生制動研究[D];武漢理工大學;2011年

3 吳曉剛;基于磁粉離合器的汽車起步控制策略研究[D];哈爾濱理工大學;2009年

相關碩士學位論文 前10條

1 葛鵬;基于骨骼肌三元素模型的仿生肌肉設計及應用研究[D];合肥工業(yè)大學;2017年

2 陳波;一種膝關節(jié)等速訓練機構(gòu)的分析與研究[D];合肥工業(yè)大學;2017年

3 史冬鵬;河北田徑項目訓科醫(yī)一體化系統(tǒng)建設運行效果評價[D];華北電力大學;2016年

4 張冰;下肢康復訓練機器人設計與研究[D];長春工業(yè)大學;2015年

5 邵慧;基于ARM的直流電機調(diào)速系統(tǒng)的設計與開發(fā)[D];東北大學;2011年

6 陳小龍;混合磁懸浮軸承控制系統(tǒng)的滑膜變結(jié)構(gòu)控制[D];東北大學;2010年

7 盛新;模糊-PID在高速切紙機張力控制中的應用[D];山東輕工業(yè)學院;2009年

8 胡亞寧;天津市南開區(qū)人口老齡化問題研究與對策建議[D];天津大學;2007年

9 于科瓊;汽車助力轉(zhuǎn)向控制器性能測試系統(tǒng)的研究[D];吉林大學;2006年

10 華江峰;汽車電動助力轉(zhuǎn)向裝置的性能測試系統(tǒng)[D];南京林業(yè)大學;2005年

本文編號：2735542