基于模糊PID控制的下肢康復(fù)機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計.pdf

1、　　由于偏癱或其它原因引起的下肢患有殘疾并需要康復(fù)的人群在迅速的增長，如何實施有效的康復(fù)訓(xùn)練已經(jīng)成為整個社會所關(guān)注的一個重要問題。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，人們將日益成熟的機(jī)器人技術(shù)與傳統(tǒng)的康復(fù)治療方法結(jié)合起來研發(fā)設(shè)計了下肢康復(fù)機(jī)器人，使之能夠代替康復(fù)醫(yī)師完成康復(fù)訓(xùn)練，同時由于機(jī)器人不知疲倦的特點，大大增加了患者進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練的時間。本課題主要是依據(jù)人體的正常步態(tài)設(shè)計了一款下肢康復(fù)機(jī)器人，并對康復(fù)訓(xùn)練控制系統(tǒng)進(jìn)行了初步實現(xiàn)，經(jīng)過仿真實驗后使

2、之更具有實際的應(yīng)用意義。
　　本文首先對國內(nèi)外的下肢康復(fù)機(jī)器人的發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行了詳盡的研究，并且分析了目前康復(fù)機(jī)器人的控制方法。在以實現(xiàn)康復(fù)訓(xùn)練為目標(biāo)的前提下設(shè)計了整體的控制系統(tǒng)框架，明確了所要研究的主要方向，為下一步具體實施做基礎(chǔ)。
　　分析所設(shè)計的下肢康復(fù)機(jī)器人，根據(jù)其結(jié)構(gòu)的設(shè)計計算動力參數(shù)，選用無刷直流電機(jī)作為整個控制系統(tǒng)的驅(qū)動源。建立無刷直流電機(jī)的數(shù)學(xué)模型，采用 PID 速度調(diào)節(jié)控制方法，在 MATLAB/Simu

3、link 仿真環(huán)境中利用參數(shù)整定的規(guī)律設(shè)計了 PID 控制器。在SimMechanics 環(huán)境中建立下肢康復(fù)機(jī)器人的機(jī)構(gòu)仿真模型，分析人體下肢各環(huán)節(jié)的參數(shù)，將人體下肢做為一部分加入到已有的機(jī)器人機(jī)構(gòu)模型中，建立人機(jī)模型。為控制策略的仿真做基礎(chǔ)。
　　分析機(jī)構(gòu)的負(fù)載對整個控制系統(tǒng)的影響，在已建立好的 PID 控制器的基礎(chǔ)上又設(shè)計了一種模糊 PID 控制方法。經(jīng)過理論研究及仿真設(shè)計，確定了模糊 PID 控制器的控制參數(shù)。經(jīng)過與常規(guī)