电动轮椅系统设计

非接触式
增量式 35元
电源
• • • • • • • • • • • 锂电池 加工定制 品牌 型号 WATE WATE-2440 40000（mah） 24（V） 10（A） 120*185*265（mm） 电动自行车 ce 1800元
是
额定容量 标准电压 充电电流 外型尺寸 适用类型 产品认证 价格
电动轮椅系统设计
电气1231 第一小组
电动轮椅组成
• • • • • 电源 电机 光电编码器 摇杆 外壳等等
前提
• 电动轮椅是一种以蓄电池为能源、电机驱动的轮椅车。 具有省力、操作简便、车速平稳、无污染和低噪音的特点。 适于下肢残疾、高位截瘫或偏瘫以及年老体弱者使用，是 一种比较理想的移动或代步工具。 • 目前，国外对电动轮椅的研究已相对比较成熟。他们 已开发出各种各样的适合不同用户群体的电动轮椅，并逐 渐向智能化的方向发展。现在高性能电动轮椅生产厂家多 集中在美国、德国、澳大利亚和西班牙，中国台湾也有电 动轮椅生产厂家。然而，国内对电动轮椅的研究技术依然 远远落后于国外，绝大多数轮椅厂家都只生产电机和座椅 而不生产控制器，基本上都依赖于进口。因此，研究高性 能低成本的电动轮椅驱动器，替代进口填补国内技术空白 具有重要意义。
PID参数整定
• 1) 比例系数Ｋp对系统性能的影响： 比例系数加大，使系统的动作灵敏，速度加快，稳态误差减小。 Ｋp偏大，振荡次数加多，调节时间加长。Ｋp太大时，系统会趋于不 稳定。Ｋp太小，又会使系统的动作缓慢。Ｋp可以选负数，这主要是 由执行机构、传感器以控制对象的特性决定的。如果Ｋｃ的符号选择 不当对象状态(pv值)就会离控制目标的状态(sv值)越来越远，如果出 现这样的情况Ｋp的符号就一定要取反。 • (2) 积分控制Ｔｉ对系统性能的影响： 积分作用使系统的稳定性下降，Ｔｉ小（积分作用强）会使系统 不稳定，但能消除稳态误差，提高系统的控制精度。 • (3) 微分控制Ｔｄ对系统性能的影响： 微分作用可以改善动态特性，Ｔｄ偏大时，超调量较大，调节时 间较短。Ｔｄ偏小时，超调量也较大，调节时间也较长。只有Ｔｄ合 适，才能使超调量较小，减短调节时间。
摇杆尺寸
高速计数器
三菱plc输入模块
麦克纳姆轮
(一)前向运动
(二)后向运动
(三)右向运动 运动学关系示意图
(四)左向运动
手柄
原理图
三菱plc
输入 1 2 3 4 模块 高速计 数器
电机 驱动
电机 驱动
电机 驱动
电机 驱动
码盘
电机
电机
电机
电机
给定 信号
PID 计算
MOS管
电机
码盘
P：比例 I：积分 D：微分
摇杆
特点 Features
典型应用 Typical Applications
■ 移动摄像和CCTV控制系统 Move photography CCTV control system ■ 测试计量设备 Medical imaging system ■ 医药成像系统 Measurement equipments ■ 自动化机器控制 Automative control ■ 视频编辑及生产设备
■ 操纵灵活Flexible handling
■ 复位误差小Small resetting error
•
■ 寿命长 Long life-time 可选项 Optionals ■ 端子型号Terminal type
■ 引线长度Lead length
■ 防尘盖 Seal form
■ 开关 Switch
■ 电位器型号规格 potentiometer ■ 操纵手感轻或重 soft or heavy handling
PID公式
pid算法流程图
PID计算
当|e(t)|≤β时 当|e(t)|＞β时 q0 = Kp(1+Td/T) q1 = -Kp(1+2Td/T) q2 = Kp Td /T u(t) = u(t-1) + Δu(t) PID增量式算法离散化 公式： u(t);;;;; 控制器的输 出值。 e(t);;;;; 控制器输入 与设定值 之间的误差。 Kp;;;;;;; 比例系数。 Ti;;;;;;; 积分时间常 数。 Td;;;;;;; 微分时间常 数。 T;;;;;;;; 调节周期。 β ;;;;;;; 积分分离阈 值
电机
• • • • 加工定制 品牌 羚鹰 有刷直流电动机 是 产品类型 型号 MY68
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额定功率
额定电压 额定转速
0.1（kW）
24（V） 2700（rpm）
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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主要适用范围
产品认证 价格 38元
电动滑板车、小冲浪
CE
基材 材料 聚碳酸酯(PC) 厚度 0.18mm, 0.25mm, 0.5mm, 1.0mm, 1.5mm, 2.0mm±10% 透光度 ≥90% 操作温度 -40 ~ 120℃ 误差 内径 ± 0.05mm 外径 ± 0.1mm 不透光/透光比例 ≤0.005 mm 码道同心度 ≤0.1 mm 码道真圆度 ≤0.05 mm 冲压毛刺 ≤0.2 mm
电机控制 算法
电机
电机以及 控制器状 态监测
外部扰动 电动轮椅运动控制系统示意图
光电编码器
• • • 类型 光电编码器 品牌 HONEST SENSOR 型号 编码器码盘 客制化生产
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外型尺寸
客制化生产（mm）
适用范围 旋转编码器, 光栅尺, 伺服电机, 机器手臂, 打印机
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读出方式
工作原理 价格
电动轮椅类型及技术简介
电动轮椅类型
驱动类型
四轮驱动
简介
能在各种不利地形的路面上行驶， 甚至是在沙地上或者雪地里。
制动类型
稳定性控制类 型
被动
被动
通过弹簧或压力避震器来减小轮椅
的振动 上下坡的时候，用户可以自己移 动身体或电动地调节座椅的位置来 达到调节重心的目的。
轮椅控制系统
速度给定 方向给定
操纵杆 信 号处理算 法
Video editing equipments
■ 工业及科学用仪表 Industrial Instruments
型号选用说明
Model explanation M1 电位器 Potentiometers B B型防尘圈 B Sealed form 300 R系列摇杆 R series joystick R 代表三维 3D