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。