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[STM32F1]

STM32控制假肢

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楼主: goodluck09876
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goodluck09876|  楼主 | 2019-7-2 14:04 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览

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goodluck09876|  楼主 | 2019-7-2 14:05 | 只看该作者
    躁关节假肢的控制需要精准的位置的稳定的力矩,因此就需要使用闭环控制。闭环
控制系统是一种自动控制系统,其中包括功率放大环节和反馈环节,这种控制系统根据
输出变量与输入变量的偏差控制系统输出。根据期望目标与当前输出值的偏差,控制器
经过控制算法计算得到要输出的控制指令,经放大器放大后,驱动伺服电机,通过同步
带轮减速后带动滚珠丝杆旋转,滚珠丝杠上的螺母驱动L型串联执行器,从而带动足部
运动。当前输出值的反馈需要角度传感器与力矩传感器的测量信号,这些信号与期望值
进行比较,得到差值,直至差值为零时,电机才停止运动。以此往复的实时控制着踩关
节的运动。
    闭环控制系统中,有单闭环控制系统与双闭环控制系统。单闭环控制系统中,由于
没有电流的反馈,电机转速的动态响应控制性能较差,不能满足调速性能要求较高的场
景。为了使假肢控制的过程中,在最大电流的约束下,可以较好的控制直流电机的速度
与输出力矩,就引入了转速、电流负反馈双闭环(转速环、电流环)直流调速系统,该
系统的特点是动态响应快、抗干扰能力强[}4}}s}。这其中包括了由于速度调节的转速调节
器与用于电流调节的电流调节器,两者之间串级连接,使得在假肢转动起动时,转速调
节器饱和,不发挥作用,而电流环调节器起主要作用,用以调节起动电流并使之保持最
大值,使得转速线性变化,迅速上升到给定值;在电动机稳定运行时,转速调节器退出
饱和状态,开始起主要调节作用,使转速跟随给定信号变化,电流环跟随转速环调节
电动机的电枢电流以平衡负载电流。在假肢的控制中不仅需要角度反馈,也需要力矩反
馈,所以假肢的控制方案中选择双闭环反馈控制。

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goodluck09876|  楼主 | 2019-7-2 14:05 | 只看该作者

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goodluck09876|  楼主 | 2019-7-2 14:05 | 只看该作者

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goodluck09876|  楼主 | 2019-7-2 14:06 | 只看该作者

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goodluck09876|  楼主 | 2019-7-2 14:06 | 只看该作者

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goodluck09876|  楼主 | 2019-7-2 14:07 | 只看该作者

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goodluck09876|  楼主 | 2019-7-2 14:10 | 只看该作者
    当输入输出根据隶属度函数表征这种分布关系后,需要建立输入输出元素之间的对
应关系,这种由规则表格的形式制定,简称模糊规则表。模糊规则表制定的正确性与否
在模糊控制中占据绝对重要的位置,根据经验,模糊规则表的制定提出了一下几点要求。
      C1)当偏差e较大,为加快响应速度,使系统具有较好的动态响应,可以取较大

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goodluck09876|  楼主 | 2019-7-2 14:11 | 只看该作者

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goodluck09876|  楼主 | 2019-7-2 14:11 | 只看该作者

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goodluck09876|  楼主 | 2019-7-2 14:12 | 只看该作者

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goodluck09876|  楼主 | 2019-7-2 14:12 | 只看该作者

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goodluck09876|  楼主 | 2019-7-2 14:13 | 只看该作者

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goodluck09876|  楼主 | 2019-7-2 14:17 | 只看该作者

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goodluck09876|  楼主 | 2019-7-2 14:18 | 只看该作者

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goodluck09876|  楼主 | 2019-7-2 14:19 | 只看该作者

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goodluck09876|  楼主 | 2019-7-2 14:20 | 只看该作者
    压力传感器是用于检测假肢与地面接触情况的传感器,而且仅仅是用于是否接触的
测量,对压力值大小的测量要求较低,另外该传感器应安置在足部,重量体积均不能太
大,否则会影响人体的正常行走。因此在传感器的选型中采用FSR C Force Sensing
Resistor)薄膜压力传感器,该传感器是著名Interlink Electronics公司生产的一款超薄型
电阻式压力传感器,具有重量轻,体积小,感测精度高的优势。
    这款压力传感器是一种电阻式传感器,是将施加在FSR传感器薄膜区域的压力转换
成不同的电阻值。其物理结构为传感区域中的感应点采用相互平行的行导线与相互平行
的列导线垂直分布的阵列式结构[[60],该阵列中的每个感性点上有个等效的力敏电阻。这
种传感器经常用于感测机械夹持器末端是否有夹持物品,或者双足机器人是否与地面接
触等检测接触情况的场合[[61]0但是由于压力检测不是非常精确,因此不建议使用需要精
确测量压力的场合。薄膜压力传感器有多种量程范围的选择,市场的的传感器的量程可
以达到SOkg左右。根据踩关节假肢足底传感器的设计要求,可以得知该传感器非常适
合用于检测假肢是否与地面接触。通过测量该阻值的大小可以得到对应传感器位置足底
与地面的压力情况,其中电阻值随着压力的增大而减小,当电阻值小于一定闭值时,既
可以判定该区域的足底与地面产生了解除,否则当高于特定的阂值时,判定为不接触。

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goodluck09876|  楼主 | 2019-7-2 14:21 | 只看该作者

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goodluck09876|  楼主 | 2019-7-2 14:21 | 只看该作者

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goodluck09876|  楼主 | 2019-7-2 14:21 | 只看该作者

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