一种爬楼助行装置控制系统的设计与实现

发布时间：2019-11-20 04:13

【摘要】：我国老龄人口越来越多,同时还有大量因交通事故、工伤等导致的下肢残疾者。目前国内各大城市依然有很多没有电梯的多层楼房,而且大多数电动轮椅没有攀爬楼梯的功能。基于此,本文给出了一种爬楼助行装置控制系统的设计方案并对助行装置爬楼驱动电机的转速控制进行了深入研究。本文首先介绍了助行装置的机械结构和其爬楼的原理与过程,设计了系统的总体控制方案,并对系统需要的传感器进行了选型。为了保证助行装置上下楼过程的平稳性和乘坐者的舒适性,设计了助行装置爬楼驱动电机的速度给定曲线。针对助行装置在上下楼过程中有诸多不确定性因素,常规控制策略控制效果不佳的问题,建立了助行装置爬楼驱动系统的数学模型,设计了转速、电流双闭环控制系统,其中转速环采用模糊PID控制,电流环采用PI控制。同时搭建了助行装置爬楼驱动系统的Simulink仿真模型并进行了仿真实验。仿真结果表明:与转速环采用PID控制、电流环采用PI控制的系统相比,本文所用的方法能够获得更好的控制效果。设计并实现了助行装置的软件系统,主要分为主控制模块和人机交互模块。主控制模块包括初始化模块、双闭环控制模块、台阶高度测量模块以及A/D转换模块;人机交互模块包括触摸屏界面编程模块及从设备串口通信模块。介绍了助行装置硬件系统的搭建,并对重要模块进行了单独测试,主要包括DSP控制器最小系统电路、脉宽调制模块、爬楼驱动电机及其驱动电路、平地驱动电机及其驱动器和触摸屏串口通信。最后采用课题组设计的助行装置进行了上下楼试验,结果表明本文设计的控制系统和速度给定曲线能较好地满足系统要求,验证了助行装置运行的可行性。
【图文】：

年我国将有２．４８亿老龄人口，２０５０年将有４．３４亿老龄人口［４］。老年人口的逐年增多不逡逑但带来了大量的看护与医疗问题，，还阻碍了国家经济的发展。２０００￣２０５０年期间我国人逡逑曰老龄化比重预测如图１．１所示。逡逑＾ｊ■铅洰逡逑４０００００邋逦逦逦逦逦逦逦逦逦逦…呵。》—逡逑２０００００－１逦一孤的＂逡逑

本文编号：2563392