跨步机构等高步态直流电机调速控制的研究

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近年来,我国已进入老龄化社会,老年人口比重逐渐增加,如何解决老年人出行问题已然成为一大热点。此外,随着我国交通事业的飞速发展,频发的交通事故导致腿部残疾的人数逐年上升。因此,设计一种满足行动不便者代步功能的机构迫在眉睫。本文主要针对静稳定跨步机构等高步态直流电机调速控制进行了研究。首先结合所研究的实物,建立机构单腿数学模型,设计了一种等高步态的跨步形式,使其在行走中实现脚部垂直于地面抬起、水平于地面按一定高度迈出、垂直于地面落下的步态设计。并规划机构的ZMP点轨迹,以ZMP为稳定性判据,分析此等高步态的可行性与稳定性。然后完成控制系统的软、硬件设计与调试,利用STC12C5A60S2单片机协调控制各个功能模块,使模型各关节旋转且互相配合,实现等高跨步的功能,并根据系统的流程图进行软件的编写与调试。最后完成了控制算法设计,采用模糊PID来控制机构的速度。设计系统的模糊规则,并通过模糊推理系统编辑器对其进行编辑。在Simulink仿真环境下,建立系统的仿真模型,通过与传统PID的对比,验证所设计的模糊PID控制的可行性,并实现了对跨步机构的实物控制,取得了令人满意的控制效果。本设计实现了等高步态的跨步功能,达到了预期的调速效果。该装置平稳、安全、智能化程度高,具有良好的实时性、适应性以及可操作性,可广泛并长时间地应用于老年人与残疾人的代步中,有较高的研究价值。
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