智能人工腿控制器的算法設(shè)計及步速測量模塊的研制.pdf

1、智能機電人工腿主要由膝關(guān)節(jié)、執(zhí)行機構(gòu)、踝關(guān)節(jié)、腳以及智能控制器等組成,是一個復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)、計算機控制技術(shù)、機械設(shè)計與制造、生物醫(yī)學工程及康復醫(yī)學工程等技術(shù).它的關(guān)鍵部件是控制人工腿膝關(guān)節(jié)屈伸運動及小腿擺動的智能控制器,其常常采用模糊控制策略.智能人工腿的研制對于殘疾人回歸社會生活及改善生活質(zhì)量具有決定作用,有著重大的社會意義.本文對國內(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、人工腿控制器的問題,并提出了改進方案.在智能人工腿控制器的算法設(shè)計部分,首先介紹了遺傳算法和模糊控制的基本內(nèi)容,再由運行參數(shù)對模糊控制系統(tǒng)響應(yīng)影響的分析,得出在系統(tǒng)運行過程中采用固定參數(shù)的模糊控制器不可能得到優(yōu)異的動態(tài)及穩(wěn)態(tài)性能,因此有必要根據(jù)系統(tǒng)的控制進程對控制器參數(shù)進行在線自動調(diào)整的結(jié)論.針對固定參數(shù)模糊控制器的上述缺陷,構(gòu)造以系統(tǒng)動態(tài)誤差為變量的運行參數(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)計方法

3、,計算機仿真結(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)動態(tài)和穩(wěn)態(tài)性能方面有較明顯的改善.它具有很強的適用性,可被廣泛運用于控制各種不同的對象.這對于智能人工腿模糊控制器的優(yōu)化,實現(xiàn)實時、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是能跟隨截肢者步行速度變化而變化,因此步速測量電路是智能人工腿中的一個重要組成部分.本文提出如下的步速測量方法:在預(yù)定的時間間隔內(nèi),連續(xù)采樣速度測量值,并求取平均值,由平