華東師范大學田應洪獲國家專利權
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龍圖騰網獲悉華東師范大學申請的專利一種基于FOC和MPC算法的觸控手套力傳感方法獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN115877952B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-09-09發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202310000924.0,技術領域涉及:G06F3/01;該發明授權一種基于FOC和MPC算法的觸控手套力傳感方法是由田應洪;虞依洋;孫仕亮設計研發完成,并于2023-01-03向國家知識產權局提交的專利申請。
本一種基于FOC和MPC算法的觸控手套力傳感方法在說明書摘要公布了:本發明公開了一種基于FOC和MPC算法的觸控手套力傳感方法,其特征在于該觸控手套力傳感方法由FOC算法具有的電流MPC計算模塊,反Park變換模塊,Clark變換模塊,Park變換模塊,SVPWM生成模塊以及擴展卡爾曼濾波組成,通過算法模塊的SPI接口接收不同物體輸入到MCU的力傳感數據并進行參數配置,實現對單指觸控手套手指處的力傳感,將算法集成為FOC力傳感控制芯片安裝在觸控指套上,為觸控指套手指處的力傳感提供精確的電機控制。本發明與現有技術相比具有結構簡單,控制更加精準,提高了FOC算法的動態響應和參數魯棒性,是一種理想的VR觸控手套需要的力傳感方法。
本發明授權一種基于FOC和MPC算法的觸控手套力傳感方法在權利要求書中公布了:1.一種基于FOC和MPC算法的觸控手套力傳感方法,其特征在于,該方法具體包括下述步驟: 步驟一:算法模型的構建 構建由電流MPC計算模塊、反Park變換模塊、Clark變換模塊、Park變換模塊、SVPWM生成模塊以及擴展卡爾曼濾波模塊組成的FOC和MPC控制算法模型; 步驟二:觸控單指套的構建 構建由MCU單片機、FPGA芯片、電機,以及設置在指套上的連接繩、傳動桿組成的觸控單指套用于測試FOC和MPC算法,所述傳動桿由兩轉軸與其連接的三段長度不等的空桿組成;所述轉軸為設置在觸控單指套關節處的連接軸,使電機帶動傳動桿運動時,手指可以彎曲,感受到力傳感反饋; 步驟三:力傳感模塊的構建 將燒錄或集成FOC和MPC算法模塊的FPGA芯片分別與電機和MCU單片機連接,組成觸控單指套的力傳感模塊,將連接繩一端纏繞在電機的轉軸上,另一端連接在傳動桿上,所述MCU單片機從虛擬世界接收物體的力傳感反饋數據;所述FPGA芯片通過SPI接口將DQ坐標系的電流數據輸入FOC和MPC算法模塊的前兩級MPC計算模塊,用于控制速度和角度;所述反Park變換模塊將MPC算法輸出DQ坐標系的控制電壓向量轉化到αβ坐標軸方向;所述SVPWM生成模塊將反Park變換模塊生成αβ坐標軸方向上的控制電壓向量轉化成控制電機的SVPWM波;所述Clark變換模塊將三相電流、和轉化為兩相電流和;所述Park變換模塊將Clark變換模塊得到的兩相電流從αβ坐標軸方向轉換到DQ坐標系中,生成的電流向量用于FOC和MPC算法模塊的電流環反饋,輸入MPC算法模塊中與和比較,進行MPC算法模塊的迭代計算,完成電流環的閉環;所述擴展卡爾曼濾波模塊將Clark變換模塊輸出的電流向量用于檢測電機當前的角度和速度;將MPC算法模塊生成的電壓控制向量作為電機的運行速度和角度,將其輸入MPC控制算法模塊形成角度環和速度環的閉環計算;所述FOC算法模塊經電流環、角度環和速度環的優化,將三相PWM波經三相全橋電路的輸出驅動電機轉動,且由電機通過連接繩帶動傳動桿,使佩戴者的手指彎曲,感受到力傳感反饋,將觸控單指套擴展至完整的觸控手套,實現基于FOC和MPC算法的觸控手套力傳感。
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