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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