基于微分進(jìn)化算法的智能人工腿控制器的研究與開發(fā).pdf

1、智能人工腿是目前機(jī)器人學(xué)和生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)領(lǐng)域一個(gè)備受關(guān)注的研究熱點(diǎn)，它與傳統(tǒng)機(jī)械人工腿的區(qū)別之處在于其能夠根據(jù)對(duì)外界環(huán)境信息的識(shí)別和處理，自動(dòng)地協(xié)調(diào)假肢與健肢的步速和步態(tài)，使患者獲得自然和諧的行走行為。體現(xiàn)這種智能性的一個(gè)關(guān)鍵因素是人工腿內(nèi)部安裝有智能控制器。這種控制器能夠獲取外界環(huán)境信息并進(jìn)行分析處理，輸出相應(yīng)控制信息，使執(zhí)行機(jī)構(gòu)(汽缸或液壓缸)能夠改變自身的參數(shù)從而產(chǎn)生所需要的伸展力和阻尼，最后改變?nèi)斯ね鹊牟剿俸筒綉B(tài)。 論文

2、研究一個(gè)能夠?qū)崿F(xiàn)人工腿智能化的控制器，使人工腿能夠根據(jù)步行環(huán)境的變化自主選擇合適的步速步態(tài)，使患者恢復(fù)較協(xié)調(diào)的行走行為。該系統(tǒng)為一個(gè)高精度位置伺服控制系統(tǒng)，通過控制安裝在汽缸中的針閥開度來調(diào)整步速。為使系統(tǒng)具有良好的動(dòng)態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)性能，采用電流環(huán)、速度環(huán)和位置環(huán)三閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)，每個(gè)環(huán)都設(shè)計(jì)有相應(yīng)的控制器完成校正調(diào)節(jié)任務(wù)，分別是PI控制器、PI控制器和一個(gè)在線參數(shù)白調(diào)整的模糊PD控制器。其中電流環(huán)和速度環(huán)是為了增強(qiáng)系統(tǒng)的快速性能和抗干擾性

3、能，位置環(huán)是為了得到更高的控制精度。該系統(tǒng)選用一種新的進(jìn)化算法——微分進(jìn)化算法(DifferentialEvolution Algorithm)，對(duì)控制器的參數(shù)進(jìn)行整定優(yōu)化。 文中詳細(xì)介紹了微分進(jìn)化算法，它是一種基于自然進(jìn)化思想的隨機(jī)搜索算法，相比于其他類似搜索算法有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)和應(yīng)用前景，本文利用它對(duì)PID控制器的參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化整定，結(jié)果表明效果良好。同時(shí)在文中闡述了三閉環(huán)位置伺服控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程，給出了計(jì)算機(jī)的仿真結(jié)果。最