基于FOC的康复器械感知与复现方法.pdf

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1、(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202310570505.0(22)申请日 2023.05.19(71)申请人 重庆大学地址 400044 重庆市沙坪坝区沙正街174号(72)发明人 易力力梁铭艺牛慕樵王靖元(74)专利代理机构 重庆缙云专利代理事务所(特殊普通合伙)50237专利代理师 马健(51)Int.Cl.G16H 40/60(2018.01)H03M 1/12(2006.01)H03K 5/04(2006.01)H03K 7/08(2006.01)(54)发明名称一种基于FOC的康复器械感知与复现方法(57)摘要本发明。

2、的目的是提供一种基于FOC的康复器械感知与复现方法,其特征在于:基于FOC控制算法,在驱动力作用下,无刷电机运作,电机实时将收到的力矩转换成三相电流,速度转换成转子位置,将电机的实时参数包括转子位置和三相电流存储在存储器里,即实现感知。后续使用时,从存储器调用实时的电机参数包括转子位置和三相电流,转换成速度和力矩,并给予期望力矩进行计算,通过Park反变换和Clarke反变换转换成电流参数,再传递于电机,即实现复现。利用这种方法,康复模式I为在速度区间内保持恒定的阻尼(扭矩),让患者在恒定阻尼下恢复速度感知;康复模式II为在阻尼区间内保持恒定速度,让患者在恒定速度下适应不同阻尼的变化,使患者逐。

3、渐恢复力的感知。权利要求书1页 说明书3页 附图1页CN 116612872 A2023.08.18CN 116612872 A1.一种基于FOC的康复器械感知与复现方法,其特征在于:基于的FOC控制算法包括以下步骤:1)通过模拟数字转化器(ADC)采集分流电阻的电压值,将采集到的电压值转化为三相电流值;2)将采集的电流ia、ib通过Clark变换得到 、轴电流i、i;3)将i、i通过Park变换得到d、q轴电流Id、Iq;4)通过位置传感器获取电机转子位置,并计算转子角度 和速度;5)将期望速度与实际反馈得到的速度进行比较,并通过PI控制器进行速度控制,输出需要的6)输出需要的7)将Id、I。

4、q与进行比较,得到需要补偿的电流;8)通过PI控制器输出需要的电压Vd、Vq;9)将Vd、Vq通过Park逆变换得到 、轴的电压V、V;10)将V、V通过svpwm变换得到PWM的占空比;11)通过PWM变化的占空比控制电流,进而控制电机转子转动,实现循环;基于FOC控制算法的康复器械感知方法包括以下步骤:1)使用过程中,驱动电机运行;2)电机实时将收到的力矩转换成三相电流,将速度转换成转子位置;3)将电机的实时参数包括转子位置和三相电流存储在存储器里;基于FOC控制算法的康复器械复现方法包括以下步骤:1)后续运行时,调用存储器里储存的转子位置和三相电流;2)根据三相电流计算出力矩,根据转子位。

5、置计算出速度;3)将希望输出的力矩和速度写入到实现函数里;4)通过Park反变换和Clarke反变换换算成期望的电流。2.根据权利要求1所述的一种基于FOC的康复器械感知与复现方法,其特征在于:康复模式I为在速度区间内保持恒定的阻尼。3.根据权利要求1所述的一种基于FOC的康复器械感知与复现方法,其特征在于:康复模式II为在阻尼区间内保持恒定速度。权利要求书1/1 页2CN 116612872 A2一种基于FOC的康复器械感知与复现方法技术领域0001本发明涉及康复器械领域,具体是一种基于FOC的康复器械感知与复现方法。背景技术0002康复器械是用于促进人体组织修复、重新学习和增强肌肉韧带功能。

6、、改善神经系统功能的器械。康复医疗器械行业在我国起步时间较晚,属于近年来新兴的医疗领域,市场容量也在迅速扩大中。0003康复器械实现形式对患者康复程度及舒适度有重大影响。目前,大多数康复器械采用的是传感器获取数据且要另外调整电机参数。在这种情况下,康复器械的实现流程并不流畅。发明内容0004本发明的目的是提供一种基于FOC的康复器械感知与复现方法,其特征在于:00051.一种基于FOC的康复器械感知与复现方法,其特征在于:0006基于的FOC控制算法包括以下步骤:00071)通过模拟数字转化器(ADC)采集分流电阻的电压值,将采集到的电压值转化为三相电流;00082)将采集的电流ia、ib通过。

7、Clark变换得到 、轴电流i、i;00093)将i、i通过Park变换得到d、q轴电流Id、Iq;00104)通过位置传感器获取电机转子位置,并计算转子角度 和速度;00115)将期望速度与实际反馈得到的速度进行比较,并通过PI控制器进行速度控制,输出需要的00126)输出需要的00137)将Id、Iq与进行比较,得到需要补偿的电流;00148)通过PI控制器输出需要的电压Vd、Vq;00159)将Vd、Vq通过Park逆变换得到 、轴的电压V、V;001610)将V、V通过svpwm变换得到PWM的占空比;001711)通过PWM变化的占空比控制电流,进而控制电机转子转动,实现循环。001。

8、8基于FOC控制算法的康复器械感知方法包括以下步骤:00191)使用过程中,驱动电机运行;00202)电机实时将收到的力矩转换成三相电流,将速度转换成转子位置;00213)将电机的实时参数包括转子位置和三相电流存储在存储器里。0022基于FOC控制算法的康复器械复现方法包括以下步骤:00231)后续运行时,调用存储器里储存的转子位置和三相电流;00242)根据三相电流计算出力矩,根据转子位置计算出速度;说明书1/3 页3CN 116612872 A300253)将希望输出的力矩和速度写入到实现函数里;00264)通过Park反变换和Clarke反变换换算成期望的电流。0027进一步,康复模式I。

9、为在速度区间内保持恒定的阻尼。0028进一步,康复模式II为在阻尼区间内保持恒定速度。0029本发明的技术效果是毋庸置疑的:00301、FOC控制算法的康复器械感知与复现功能不需要力传感器采集数据,提升了使用过程的流畅性。00312、提高患者对速度的感知:患者通过对康复模式I的使用,逐渐提高了患者对速度变化的感知程度。00323、提高患者对阻尼(力)的感知:患者通过对康复模式II的使用,逐渐提高了患者对力的感知程度。附图说明0033图1为实现FOC算法框架图;0034图2为感知技术的一种流程图;0035图3为复现技术的一种流程图;具体实施方式0036下面结合实施例对本发明作进一步说明,但不应该。

10、理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下,根据本领域普通技术知识和惯用手段,做出各种替换和变更,均应包括在本发明的保护范围内。0037实施例1:0038一种基于FOC的康复器械感知与复现方法,其特征在于:0039基于的FOC控制算法包括以下步骤:00401)通过模拟数字转化器(ADC)采集分流电阻的电压值,将采集到的电压值转化为三相电流值;00412)将采集的电流ia、ib通过Clark变换得到 、轴电流i、i;00423)将i、i通过Park变换得到d、q轴电流Id、Iq;00434)通过位置传感器获取电机转子位置,并计算转子角度 和速度;00445)将期。

11、望速度与实际反馈得到的速度进行比较,并通过PI控制器进行速度控制,输出需要的00456)输出需要的00467)将Id、Iq与进行比较,得到需要补偿的电流;00478)通过PI控制器输出需要的电压Vd、Vq;00489)将Vd、Vq通过Park逆变换得到 、轴的电压V、V;004910)将V、V通过svpwm变换得到PWM的占空比;005011)通过PWM变化的占空比控制电流,进而控制电机转子转动,实现循环。0051基于FOC控制算法的康复器械感知方法包括以下步骤:说明书2/3 页4CN 116612872 A400521)使用过程中,驱动电机运行;00532)电机实时将收到的力矩转换成三相电流。

12、,将速度转换成转子位置;00543)将电机的实时参数包括转子位置和三相电流存储在存储器里。0055基于FOC控制算法的康复器械复现方法包括以下步骤:00561)后续运行时,调用存储器里储存的转子位置和三相电流;00572)根据三相电流计算出力矩,根据转子位置计算出速度;00583)将希望输出的力矩和速度写入到实现函数里;00594)通过Park反变换和Clarke反变换换算成期望的电流。0060实施例2:0061本实施例的主要结构同实施例1,进一步,康复模式I为在速度区间内保持恒定的阻尼。0062实施例3:0063本实施例的主要结构同实施例12中任意一个,进一步,康复模式II为在阻尼区间内保持恒定速度。说明书3/3 页5CN 116612872 A5图1图2图3说明书附图1/1 页6CN 116612872 A6。

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