帕金森病和特發(fā)性震顫是十分常見(jiàn)的運(yùn)動(dòng)障礙疾病,它們的共同特點(diǎn)是患者手部會(huì)出現(xiàn)震顫癥狀,頻率通常在3.5-7.5Hz之間。據(jù)統(tǒng)計(jì),我國(guó)65歲以上的老人患帕金森病的概率是1.7%,目前我國(guó)已有人數(shù)超過(guò)300萬(wàn)的帕金森患者。手部震顫使患者無(wú)法完成進(jìn)食等日常行為,加重了社會(huì)的人力和經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。因此,針對(duì)手部震顫患者研發(fā)的智能醫(yī)療輔助設(shè)備逐漸受到患者及其家庭的青睞。據(jù)此,本文以輔助患者進(jìn)食的智能防抖勺為研究對(duì)象,深入分析了防抖勺的動(dòng)力學(xué)模型,重點(diǎn)研究了齒隙非線性的補(bǔ)償方法,以防抖控制為核心目的,開(kāi)展了控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作。防抖勺為了實(shí)現(xiàn)低轉(zhuǎn)速、高轉(zhuǎn)矩輸出,以微型直流有刷電機(jī)帶齒輪箱作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)。本文選擇死區(qū)模型作為齒隙非線性模型,采用慣量法對(duì)防抖勺進(jìn)行動(dòng)力學(xué)建模并建立了狀態(tài)空間方程。根據(jù)防抖勺在持續(xù)手抖干擾、負(fù)載不斷躍變的情況下要保持勺面與食物相對(duì)靜止的需求,本文提出了外環(huán)控制加速度、內(nèi)環(huán)控制位置的系統(tǒng)框架。內(nèi)環(huán)采用反步法推導(dǎo)控制律,以實(shí)現(xiàn)對(duì)齒隙非線性的補(bǔ)償和位置跟蹤的快速響應(yīng)。通過(guò)與PI控制算法的對(duì)比仿真實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了反步積分控制下系統(tǒng)響應(yīng)速度更快、位置跟蹤精度更高、傳遞轉(zhuǎn)矩更平穩(wěn)的優(yōu)越性能。外環(huán)采... 

【文章來(lái)源】：華中科技大學(xué)湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：68 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

防震顫設(shè)備

重量高達(dá)幾十公斤，成本也相當(dāng)高。2009 年，大疆公司開(kāi)始嘗試用無(wú)刷電機(jī)直方式來(lái)做云臺(tái)。經(jīng)過(guò)三年時(shí)間研發(fā)，于 2012 年在德國(guó)的 Toy Fair 展會(huì)上發(fā)布了首款無(wú)刷直驅(qū)式的三軸增穩(wěn)云臺(tái) Z15，其每個(gè)軸對(duì)應(yīng)一個(gè)電機(jī)在控制作用下產(chǎn)向位移抵消落在該軸的震動(dòng)分量，Z15 可掛載攝像機(jī)配合 S800 系列的多旋翼無(wú)進(jìn)行拍攝工作，極大降低了航拍成本，提高了航拍效率。2014 年，面對(duì)更加激手持相機(jī)防抖的需求，大疆將無(wú)人機(jī)云臺(tái)技術(shù)經(jīng)過(guò)改良后，安裝在了三軸的手持系統(tǒng)上，因此誕生了 Ronin 系列（如圖 1-3(b)）。Ronin 面向?qū)I(yè)領(lǐng)域，可搭載相機(jī)以手持的方式進(jìn)行拍攝控制，與斯坦尼康一樣讓攝影變得更加靈活和簡(jiǎn)單且整體上 Ronin 比斯坦尼康更輕巧便攜。2015 年，大疆推出了全球首款一體化云臺(tái)相機(jī) Osmo 系列，面向大眾消費(fèi)人群。這個(gè)系列基本奠定了后來(lái)市場(chǎng)上手持云臺(tái)的基本形態(tài)和工作原理。2016 年 9 月，大疆誕生了第一款手機(jī)穩(wěn)定器手機(jī)云臺(tái)（如圖 1-3(c)），為防抖云臺(tái)有更廣泛的應(yīng)用增添了新可能。

29圖 3-1 內(nèi)環(huán)仿真框圖反步積分控制器如圖 3-2 所示�？刂葡到y(tǒng)被控對(duì)象仿真模型如圖 3-3 所示。勺頭食物質(zhì)量變化時(shí)，會(huì)引起負(fù)載的劇烈變化（處于勺尖，力矩較大）。根際承載固態(tài)、液態(tài)食物的容量，可得液態(tài)食物質(zhì)量 7ym g，固態(tài)食物15 g。結(jié)合防抖勺實(shí)際的機(jī)械結(jié)構(gòu)計(jì)算出負(fù)載端的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和負(fù)載轉(zhuǎn)矩。仿及的模型參數(shù)和控制器參數(shù)如表 3.1 所示。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]模糊控制工程應(yīng)用若干問(wèn)題研究[D]. 彭勇剛.浙江大學(xué) 2008

碩士論文
[1]四旋翼無(wú)人機(jī)載云臺(tái)的建模與控制研究[D]. 王曉曉.沈陽(yáng)航空航天大學(xué) 2016
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