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健身马控制系统设计与研究

作　者: 张博
导　师: 王宏
学　校: 东北大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 健身马运动分析可编程控制器仿生学触摸屏
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 29次
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内容摘要

随着人们物质生活水平的提高,更多的人追求更加高质量的生活方式。骑马健身成为一种日益受到人们欢迎的健身方式,然而城市饲养马匹以及到马场骑马会有很多不便。健身骑马机的开发具有广泛的应用前景。本文对健身马试验系统的模型进行了详细的分析,对驱动部分、控制部分以及监控部分做了全面详细的规划和设计。首先对马的运动规律和人的健身康复机理研究,在此基础上对健身马进行动力学和运动学建模分析,成功构建出健身马的三维模型,并成功研制出健身马机械机构；通过Adams软件对健身马的运动学方程进行深入分析,设计了伺服电机、PLC和触摸屏的控制方案。其次,通过对器件的选型及分析,设计相应的硬件电路和控制算法,实现了健身马的最初控制构想—具有模拟马的三种典型运动状态的基本功能,进一步通过健身马运动状态的任意组合,模拟自然情况下马的漫游动作,并通过设置各项保障措施,达到健身马理想控制效果；最后,基于功能仿生学,结合PLC和触摸屏设计相应控制算法,建立健身马更加丰富和谐的人机对话平台。健身马整套体系经过运行监测,具有较好的对仿真参数的拟合,基本达到了最初的设计目标。希望健身马能为人们的健康,绿色生活注入新鲜血液。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-16
  1.1 课题的意义和背景  10
  1.2 骑马康复的国内外发展状况  10-11
  1.3 骑马健身器的研究现状  11-13
  1.4 本文主要完成的工作  13-16
第2章健身马运动学研究  16-26
  2.1 骑马对人体的影响  16-18
    2.1.1 马的运动规律  16-17
    2.1.2 骑马对人身体的影响  17-18
  2.2 健身马运动学分析  18-26
    2.2.1 健身马机构简图  18-21
    2.2.2 健身马三维模型运动分析  21-26
第3章控制方案的确定  26-34
  3.1 设计目标  26-27
  3.2 伺服电机直接驱动健身马预设方案  27-34
    3.2.1 电机选型分析  28-30
    3.2.2 控制系统选型分析  30-32
    3.2.3 选型确定  32-34
第4章驱动控制器件分析  34-48
  4.1 驱动部件  34-39
    4.1.1 交流伺服电机构成  34-36
    4.1.2 交流伺服电机矢量控制思想简介  36
    4.1.3 交流伺服电机控制形式分类  36-39
  4.2 TECO交流伺服系统简介  39-41
  4.3 控制器件  41-45
    4.3.1 PLC概况及发展现状  41-42
    4.3.2 PLC的主要功能及组成  42-43
    4.3.3 PLC的工作原理  43-45
  4.4 VB1系列PLC简介  45-48
第5章健身马控制系统电气设计  48-70
  5.1 操作面板与电气原理图  48-49
  5.2 伺服驱动器参数设置及接线图  49-51
  5.3 PLC外部接线及地址分配  51-52
  5.4 健身马控制系统程序设计  52-68
    5.4.1 Ladder Master软件介绍  52-53
    5.4.2 健身马控制系统程序分析  53-68
  5.5 抗干扰措施  68-70
第6章基于仿生学的健身马触摸屏系统设计  70-82
  6.1 健身马的仿生学设计研究  70-74
    6.1.1 仿生学概述  70
    6.1.2 仿生设计分类  70-74
    6.1.3 健身马仿生学设计思想  74
  6.2 健身马触摸屏系统设计  74-79
    6.2.1 触摸屏技术发展概况  74-75
    6.2.2 健身马触摸屏控制  75
    6.2.3 组态软件设计  75-79
  6.3 健身马控制系统通信  79-82
第7章结论与展望  82-84
  7.1 结论  82-83
  7.2 展望  83-84
参考文献  84-86
致谢  86-88
附录  88-89

健身马控制系统设计与研究

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