基于DSP的智能控制器及在智能人工腿中的应用研究

  本文关键词：基于DSP的智能控制器及在智能人工腿中的应用研究，由笔耕文化传播整理发布。

《中南大学》 2003年

基于DSP的智能控制器及在智能人工腿中的应用研究

梁丰  

【摘要】：智能人工腿是机器人学和生物医学工程学领域一个备受关注的研究课题，它最优秀的特点是能模仿人体健康腿的运动方式且步行速度可自然、随意地跟随截肢者步行速度的变化而变化。开展该项目的研究对改善残疾人的生存条件和促进其医疗福利事业的发展具有重要的现实意义。 智能人工腿的摆动靠空压气缸的伸缩来实现，空压气缸尾部的电机可以控制气缸内一个针阀(流量控制阀)的开度，通过改变阀门开度可以调节膝关节弯曲和伸展的阻尼，从而达到改变膝关节弯曲和伸展速度的目的。以前研制的智能人工腿，在两个方面存在不足，一方面它的控制器控制气缸内针阀开度采用步进电机所构成的开环系统，，位置精度不高；另一方面它的CPU多采用51系列的单片机，运行速度不能满足高级算法的需要。针对这两方面的不足，我们提出以下改进方案： (1)．改步进电机为伺服直流电机，使它能在大范围内实现精密的位置控制。 (2)．设计了一个具有位置和电流反馈的闭环控制系统，并采用遗传算法对PID参数进行优化，同时引入模糊控制理论使PID参数可进行在线整定。通过控制策略的改进来提高智能人工腿步态调整的快速性和准确性。 (3)．智能控制器的CPU采用TI公司生产的DSP芯片TMS320F240PQ，它是专用电机控制芯片，集成度高，运行速度比51系列单片机快数十倍并具有强大的指令集，可实现高级算法的在线运算。 通过控制器硬件的设计、制作，软件的编写、调试以及实验，结果表明，本文所提出的智能人工腿智能控制器提高了控制系统的智能性、鲁棒性、快速性和准确性。

【关键词】：
【学位授予单位】：中南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2003
【分类号】：TP242
【目录】：

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