智能人工腿控制器的算法設(shè)計(jì)及步速測(cè)量模塊的研制.pdf

1、智能機(jī)電人工腿主要由膝關(guān)節(jié)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、踝關(guān)節(jié)、腳以及智能控制器等組成,是一個(gè)復(fù)雜的非線性控制系統(tǒng).它融合了智能控制理論、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、機(jī)械設(shè)計(jì)與制造、生物醫(yī)學(xué)工程及康復(fù)醫(yī)學(xué)工程等技術(shù).它的關(guān)鍵部件是控制人工腿膝關(guān)節(jié)屈伸運(yùn)動(dòng)及小腿擺動(dòng)的智能控制器,其常常采用模糊控制策略.智能人工腿的研制對(duì)于殘疾人回歸社會(huì)生活及改善生活質(zhì)量具有決定作用,有著重大的社會(huì)意義.本文對(duì)國(guó)內(nèi)外人工腿研究工作的歷史及現(xiàn)狀作了綜合分析,在此基礎(chǔ)上指出現(xiàn)有

2、人工腿控制器的問(wèn)題,并提出了改進(jìn)方案.在智能人工腿控制器的算法設(shè)計(jì)部分,首先介紹了遺傳算法和模糊控制的基本內(nèi)容,再由運(yùn)行參數(shù)對(duì)模糊控制系統(tǒng)響應(yīng)影響的分析,得出在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中采用固定參數(shù)的模糊控制器不可能得到優(yōu)異的動(dòng)態(tài)及穩(wěn)態(tài)性能,因此有必要根據(jù)系統(tǒng)的控制進(jìn)程對(duì)控制器參數(shù)進(jìn)行在線自動(dòng)調(diào)整的結(jié)論.針對(duì)固定參數(shù)模糊控制器的上述缺陷,構(gòu)造以系統(tǒng)動(dòng)態(tài)誤差為變量的運(yùn)行參數(shù)自調(diào)整公式,提出了一種基于遺傳算法優(yōu)化的參數(shù)可在線自調(diào)整的模糊控制器的設(shè)計(jì)方法

3、,計(jì)算機(jī)仿真結(jié)果表明這種模糊控制器比參數(shù)固定的模糊控制器在系統(tǒng)動(dòng)態(tài)和穩(wěn)態(tài)性能方面有較明顯的改善.它具有很強(qiáng)的適用性,可被廣泛運(yùn)用于控制各種不同的對(duì)象.這對(duì)于智能人工腿模糊控制器的優(yōu)化,實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、快速、精確的控制,最終提高人工腿的行走性能具有重要意義.智能人工腿最大的特點(diǎn)是能跟隨截肢者步行速度變化而變化,因此步速測(cè)量電路是智能人工腿中的一個(gè)重要組成部分.本文提出如下的步速測(cè)量方法:在預(yù)定的時(shí)間間隔內(nèi),連續(xù)采樣速度測(cè)量值,并求取平均值,由平