[發明專利]一種人機在環調試的踝關節外骨骼PD控制器參數整定方法

在審

• 申請號: 202211222151.2
• 申請日: 2022-10-08
• 公開（公告）號: CN115542723A
• 公開（公告）日: 2022-12-30
• 發明（設計）人: 王念峰;孫澤時;黎子田
• 申請（專利權）人: 華南理工大學;廣東天物新材料科技有限公司
• 主分類號: G05B11/42
• 分類號: G05B11/42
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 黃衛萍

1.一種人機在環調試的踝關節外骨骼PD控制器參數整定方法，其特征在于，所述參數整定方法包括如下步驟：

步驟S1、選取初始PD控制器參數，通過記錄外骨骼在當前PD控制器參數下的輔助力控制誤差，建立外骨骼PD控制器參數整定的初始樣本集；

步驟S2、將初始樣本集在內的現有樣本集作為訓練數據，導入高斯回歸算法中進行訓練，重復求解最優樣本點直至滿足收斂條件，確定最優比例系數K_p和微分系數K_d取值作為踝關節外骨骼PD控制器的參數整定結果。

2.根據權利要求1所述的一種人機在環的踝關節外骨骼PD控制器參數整定方法，其特征在于，所述步驟S1過程如下：

S11、規定PD控制器的比例系數K_p和微分系數K_d的初始定義域分別為[0，p₀]及[0，d₀]，在[0，p₀]及[0，d₀]中分別以a₀和b₀的步長采樣，作為初始樣本集，得到初始樣本點點陣{X＝[K_p，K_d]，K_p∈{0，a₀，2a₀，...，p₀}，K_d∈{0，b₀，2b₀，...，d₀}}，在初始樣本點點陣中做機械抽樣，確定N個均勻分布的初始樣本點X_n，n＝1，2，...，N；

S12、在上述機械抽樣的N個初始樣本點中取一個未選取過的初始樣本點，設置為當前踝關節外骨骼PD控制器的參數，規定穿戴者在當前工況中進行步行運動，完成完整的M個步態周期，并記錄過程中的控制誤差e_m，m＝1，2，...，M；

S13、對已記錄的控制誤差在每個步態周期內作均勻的樣條插值，得到M個具有100個元素的控制誤差序列{e_m，i，m＝1，2，...，M|i＝1，2，...，100}，其中e_m，i表示控制誤差第m個步態周期的第i個元素；

S14、對每個步態周期的控制誤差序列計算評估指數E_m，E_m表示第m個步態周期的評估指數，計算方式如下：

其中F_i為控制誤差發生時對應的目標踝關節輔助力矩大小，計算得到M個評估指數E_m，m＝1，2，...，M，然后對M個評估指數求平均得到平均評估指數

S15、重復步驟S12至步驟S14，直至N個初始樣本點均被選取，最終得到初始樣本點X_n對應的平均評估指數n＝1，2，...，N，其中表示第n個初始樣本點的平均評估指數