無力傳感器智能助力輪系統(tǒng)設(shè)計.pdf

1、據(jù)第六次全國人口普查數(shù)據(jù)顯示，我國肢體殘疾人士與老齡人口（超過60歲）占全國人口總數(shù)比例高達(dá)16.12％。這些人群面臨著出行或者行動不便的困境，由此帶來了一系列的社會問題。在此背景下，智能輪椅發(fā)展迅速，為肢體殘疾與行動不變的老人提供了諸多便利。然而它們價格高昂，核心控制器件需要進(jìn)口且控制系統(tǒng)安全性與可靠性低，難以得到普及。為了降低成本并保證控制系統(tǒng)可靠性，本文研發(fā)了一款應(yīng)用于手動輪椅的助力設(shè)備——智能助力輪。
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2、助力設(shè)備相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，本文提出了DSP控制芯片+直流無刷電機（BLDCM）的系統(tǒng)總體方案并設(shè)計了DSP外圍以及相關(guān)電路。首先，以應(yīng)用于手動輪椅的智能助力輪為研究對象，建立并分析了驅(qū)動系統(tǒng)的動力學(xué)模型。由此，確定了所需電機的功率與扭矩并且搭建了相關(guān)實驗平臺。其次，本文采用模型辨識的方法，通過模型降階處理、采用低頻正弦掃頻的方法、并引入自適應(yīng)卡爾曼濾波辨識算法抑制量測噪聲對辨識結(jié)果的影響，從而精確地建立了驅(qū)動系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，并檢驗了辨識

3、模型的控制性能。再次，控制系統(tǒng)采用了無力傳感器自適應(yīng)模型阻抗助力控制策略（簡稱FSLAMIPAC）。本文使用經(jīng)典控制理論分析了FSLAMIPAC算法的助力性能與魯棒穩(wěn)定性，揭示了力觀測器的魯棒性限制因素并且提出一個解決低魯棒性的設(shè)計方法。借助MATLAB/simulink對控制架構(gòu)中的各個模塊進(jìn)行了設(shè)計，根據(jù)仿真結(jié)果選取了最佳控制參數(shù)。FSLAMIPAC算法沒有使用力傳感器僅使用編碼器估測外部施加力信息，大幅降低了控制成本。它通過對路面