無力傳感器智能助力輪系統(tǒng)設計.pdf

1、據第六次全國人口普查數據顯示，我國肢體殘疾人士與老齡人口（超過60歲）占全國人口總數比例高達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)了一款應用于手動輪椅的助力設備——智能助力輪。
　　在大量閱讀國內外

2、助力設備相關文獻的基礎上，本文提出了DSP控制芯片+直流無刷電機（BLDCM）的系統(tǒng)總體方案并設計了DSP外圍以及相關電路。首先，以應用于手動輪椅的智能助力輪為研究對象，建立并分析了驅動系統(tǒng)的動力學模型。由此，確定了所需電機的功率與扭矩并且搭建了相關實驗平臺。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、并引入自適應卡爾曼濾波辨識算法抑制量測噪聲對辨識結果的影響，從而精確地建立了驅動系統(tǒng)的數學模型，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模型阻抗助力控制策略（簡稱FSLAMIPAC）。本文使用經典控制理論分析了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計方法。借助MATLAB/simulink對控制架構中的各個模塊進行了設計，根據仿真結果選取了最佳控制參數。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