LT5560B - Treniruoklio jėgos variklio valdymo būdas - Google Patents
Treniruoklio jėgos variklio valdymo būdas Download PDFInfo
- Publication number
- LT5560B LT5560B LT2007034A LT2007034A LT5560B LT 5560 B LT5560 B LT 5560B LT 2007034 A LT2007034 A LT 2007034A LT 2007034 A LT2007034 A LT 2007034A LT 5560 B LT5560 B LT 5560B
- Authority
- LT
- Lithuania
- Prior art keywords
- force
- moment
- motion
- eccentric motion
- client
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims abstract description 59
- 230000003189 isokinetic effect Effects 0.000 abstract description 6
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 abstract description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 18
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 3
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 3
- 238000000418 atomic force spectrum Methods 0.000 description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 2
- 239000000700 radioactive tracer Substances 0.000 description 2
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000004069 differentiation Effects 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 210000003205 muscle Anatomy 0.000 description 1
Landscapes
- Rehabilitation Tools (AREA)
- Display Devices Of Pinball Game Machines (AREA)
Abstract
Išradimas priklauso sporto ir reabilitacijos treniruokliams, konkrečiau - treniruoklių, kuriuose kaip jėgos elementas naudojamos elektros pavaros, valdymui. Siekiant praplėsti treniruoklio jėgos variklio valdymo būdo funkcines galimybes, tobulinant ekscentrinio judesio bei perėjimo iš koncentrinio judesio į ekscentrinį valdymą, kuriame matuoja kliento (besitreniruojančiojo) tiesiogiai veikiamo elemento padėtį, greitį ir tą elementą veikiančią jėgą (momentą), reguliuoja jėgos variklį taip, kad kliento koncentrinio judesio fazėje izokinetiniame režime kliento veikiamo elemento greitis būtų lygus užduotajam, o izotoniniame režime to elemento pasipriešinimo jėga būtų lygi užduotajai, nauja tai, kad ekscentrinio judesio fazėje variklio momentą reguliuoja kartu ir pagal kliento tiesiogiai veikiamo elemento jėgą (momentą), ir pagal greitį. Beto, kliento ekscentrinio judesio fazėje treniruoklio jėgos variklio momento valdymo įtampos pokytį kiekvieno reguliavimo takto metu skaičiuoja pagal variklio greičio nuokrypą ir pagal kliento jėgos (momento) nuokrypą ir variklio momentui reguliuoti ima mažesnįjį apskaičiuotąjį pokytį, kliento ekscentrinio judesio pradžios užduotoji jėga (momentas) yra lygi prieš tai buvusio koncentrinio judesio pabaigos užduotajai jėgai (momentui), o kliento ekscentrinio judesio užduotoji jėga (momentas) lygi užduotu koeficientu padidintai koncentrinio judesio užduotajai jėgai.
Description
Išradimas priklauso sporto ir reabilitacijos treniruokliams, konkrečiau treniruoklių, kuriuose kaip jėgos elementas naudojamos elektros pavaros, valdymui.
Žinomas jėgos variklio valdymo būdas, kuriame reguliuojant galios tiekimą elektros varikliui sudaromas izokinetinis arba izotoninis, koncentrinis arba ekscentrinis kliento (besitreniruojančiojo) judesys. Elektros variklis valdomas pagal matuojamą rankenos (svirties) sukimo momentą izotoniniame režime arba pagal variklio greitį izokinetiniame režime. Perėjimas iš koncentrinio judesio fazės į ekscentrinį ir atvirkščiai vykdomas eigos galuose ( žiūr. US patentą Nr. 95/26701, A 63 B 24/00,1995).
Reguliavimas pagal momentą arba greitį bei judesio fazių perjungimas eigos galuose mažina būdo universalumą bei riboja jo funkcines galimybes. Be to, šis būdas nenumato padidintos jėgos (momento) ekscentrinio judesio. Padidintos jėgos ekscentrinis judesys naudingas kai kuriose treniruotėse, pavyzdžiui, siekiant padidinti raumenų masę. Toks treniruotės ekscentriniu judesiu būdas aprašytas Japonijos patente JP 2006231092, A63 B 22/06, 2006. Tačiau šis būdas nesudaro koncentrinio judesio, o tai mažina jo universalumą bei riboja pritaikymo sritį.
Artimiausias siūlomam būdui yra treniruoklio jėgos variklio valdymo būdas, kuriame matuoja kliento (besitreniruojančiojo) tiesiogiai veikiamo elemento padėtį, greitį ir tą elementą veikiančią jėgą (momentą). Jėgos variklis reguliuojamas taip, kad koncentrinio judesio fazėje izokinetiniame režime kliento veikiamo elemento greitis būtų lygus užduotajam, o izotoniniame režime to elemento pasipreišinimo jėga būtų lygi užduotajai. Užduotasis greitis arba užduotoji jėga nustatomi pastovūs arba priklausantys nuo kliento tiesiogiai veikiamo elemento padėties. Ekscentrinis (neigiamas) judesys vykdomas užduotuoju režimu arba atkartoja buvusio koncentrinio judesio jėgą (momentą). Kiekvieno judesio gale suformuojamas specialus judesio pabaigos valdymo režimas (žiūr. US patentas Nr. 5,993,356 A 63 B21/005,1999).
Šis būdas yra ganėtinai universalus ir patogus klientui, tačiau ekscentrinio judesio valdymas užduotuoju režimu arba atkartojant buvusio koncentrinio judesio jėgą (momentą) riboja jo funkcines galimybes.
Pristatomo išradimo tikslas - praplėsti treniruoklio jėgos variklio valdymo būdo funkcines galimybes, tobulinant ekscentrinio judesio bei perėjimo iš koncentrinio judesio į ekscentrinį valdymą.
Šis tikslas pasiekiamas tuo, kad treniruoklio jėgos variklio valdymo būde, kuriame matuoja kliento (besitreniruojančiojo) tiesiogiai veikiamo elemento padėtį, greitį ir tą elementą veikiančią jėgą (momentą), reguliuoja jėgos variklį taip, kad klijento (besitreniruojančiojo) koncentrinio judesio fazėje izokinetiniame režime kliento veikiamo elemento greitis būtų lygus užduotajam, o izotoniniame režime to elemento pasipriešinimo jėga (momentas) būtų lygi užduotajai, naujai realizuojamas variklio valdymas kliento ekscentrinio judesio fazėje, variklio momentą reguliuojant kartu ir pagal kliento tiesiogiai veikiamo elemento jėgą (momentą), ir pagal greitį. Tam kiekvieno reguliavimo ciklo metu skaičiuojamos dvi valdymo įtampos: viena - pagal variklio greičio nuokrypą, kita - pagal kliento tiesiogiai veikiamo elemento jėgos (momento) nuokrypą. Renginiuose, kuriuose klijento tiesiogiai veikiamas elementas atlieka sukamąjį judesį antroji valdymo įtampa skaičiuojama pagal to elemento sukimo momento nuokrypą. Toliau tekste aprašomas jėgos reguliavimas, o sukamojo judesio atveju analogiškai būtų reguliuojamas sukimo momentas.
U^KP^GN-G+A-įiaN-GidT-TD^) , (1)
U.=KP.iMN-M + A-j(MN-M}dT-TD.^) , (2) fft čia: UgUm- greičio ir jėgos (momento) reguliavimo valdymo įtampos;
KPg, - greičio reguliavimo proporcingumo koeficientas, V/(l/s);
KPm-jėgos reguliavimo proporcingumo koeficientas , V/N;
TIg,. TIm - greičio ir jėgos reguliavimo integravimo konstantos, s;
GN, MN - užduotasis greitis ir užduotoji jėga, 1/s, N;
TDg,TDm-greičio ir jėgos reguliavimo diferencijavimo konstantos, s.
Kiekvieno reguliavimo ciklo metu šios dvi įtampos palyginamos tarpusavyje ir mažesniosios dydžiu koreguojama valdymo įtampa.
Toks reguliavimas padidina siūlomo būdo universalumą bei praplečia funkcines galimybes, kadangi ekscentrinis judesys šiuo būdu gali būti vienodai valdomas izokinetiniame ir izotoniniame režimuose. Be to, valdymas yra saugus ir patogus klientui:
nustačius nedidelį užduotąjį momentą MN, šis momentas nebus viršytas, nepriklausomai nuo judesio greičio, o nustatytasis greitis neviršijamas nepriklausomai nuo jėgos.
Siekiant užtikrinti sklandų perėjimą iš koncentrinio judesio į ekscentrinį, ekscentrinio judesio pradžios užduotoji jėga skaičiuojant valdymo įtampas priverstinai laikoma lygia koncentrinio judesio pabaigos užduotajai jėgai. Prasidėjus ekscentriniam judesiui, nustatytu dėsniu, pavyzdžiui, tiesiniu, vykdomas sklandus perėjimas nuo priverstinai priskirtos jėgos į reikiamą užduotąją ekscentrinio judesio jėgą. Sklandaus perėjimo į ekscentrinį judesį realizavimas didina siūlomo būdo funkcionalumą bei daro jį patogesniu klientui.
Siekiant sudaryti padidintos jėgos ekscentrinį judesį, nustatomas ekscentrinio judesio jėgos padidinimo koeficientas SO. Šio koeficiento ribos 1,0-1,5. Nustačius SO = 1,0 ekscentrinio judesio jėga lygi koncentrinio judesio jėgai, o nustačius SO = 1,5, ekscentrinio judesio jėga 1,5 karto viršija užduotąją koncentrinio judesio jėgą. Perėjimą iš koncentrinio judesio užduotosios jėgos kreivės į padidintos jėgos ekscentrinio judesio kreivę ir atvirkščiai, iliustruoja Fig.1.
Yra užduotas perėjimo iš vieno judesio į kitą kliento (besitreniruojančiojo) tiesiogiai veikiamo elemento eigos intervalas ΔΕ, m. Apskaičiuojamas pereinamosios charakteristikos nuolydis 6S, 1/m:
6S = SO/ΔΕ. (3)
Koncentrinio judesio pabaigoje (kai jėgos variklio greitis keičiasi iš sąlyginai teigiamo į sąlyginai neigiamą) užfiksuojama pozicija E2 ir tą poziciją atitinkantis jėgos padidinimo koeficientas S2 (koncentrinio judesio kreivės S = 1,0). Užduotoji jėga MN, pagal kurią vykdomas reguliavimas, apskaičiuojama:
MN = MNO * S, (4)
S = S2 + (E2-E) 5S < SO, (5) čia: MNO - užduotoji koncentrinio judesio jėga, kuri gali būti pastovi arba, kaip ir parodyta Fig. 1, priklausanti nuo pozicijos E;
S - momentinis jėgos (momento) padidinimo koeficientas;
E - momentinė kliento tiesiogiai veikiamo elemento pozicija, m .
Analogiškai ekscentrinio judesio pabaigoje (kai variklio greitis keičiasi iš sąlyginai neigiamo į sąlyginai teigiamą) užfiksuojama pozicija Ei ir jėgos padidinimo koeficientas Si. Momentinis užduotosios jėgos padidinimo koeficientas S apskaičiuojamas:
S = Si + (E!-E)5S<0, (6)
Užduotoji jėga, pagal kurią vykdomas reguliavimas, apskaičiuojama pagal (4) lygtį.
Reguliuojant pagal taip apskaičiuotą užduotąją jėgą sudaromas ekscentrinis judesys su lengvai keičiamu (vienu koeficentu SO) jėgos padidinimu bei užtikrinamas sklandus perėjimas iš vienos judesio fazės į kitą bet kurioje eigos pozicijoje, įskaitant ir pozicijas, kuriose vyskta perėjimas iš vienos užduotosios charakteristikos į kitą. Reikia paminėti, kad perėjimas iš vienos charakteristikos į kitą Fig. 1 parodytas supaprastintai kaip tiesinis. Iš tikrųjų perėjimas pagal pateiktas lygtis nėra tiesinis.
Čia aprašytas padidintos jėgos ekscentrinio judesio valdymas ir perėjimų iš vienos judesio fazės į kitą realizavimas bet kurioje eigos pozicijoje praplečia siūlomo būdo funkcines galimybes.
Fig. 1 iliustruoja perėjimą iš koncentrinio judesio užduotosios jėgos kreivės MNO į padidintos jėgos ekscentrinio judesio kreivę MN0*S0 ir atvirkščiai. Šiame grafike: Ekliento tiesiogiai veikiamo elemento pozicija; Emįn> Emax - ribinės pozicijos; ΔΕ užduotas pereinamosios eigos intervalas; MN - užduotoji jėga.
Fig. 2 pateikiama įrenginio, realizuojančio siūlomą būdą blokinė schema. Šioje schemoje: 1 - jėgos variklis; 2 - variklio greičio matuoklis; 3 - reduktorius (atskiruose realizavimo variantuose reduktoriaus gali ir nebūti); 4 - jėgos matuoklis; 5 - kliento tiesiogiai veikiamas elementas; 6 - pozicijos matuoklis; 7 - reguliatorius; 8 -valdiklis; 9 - sąsaja.
Valdymas pagal Fig. 1 kreives aprašytas aukščiau.
Siūlomam būdui realizuoti Fig. 2 įrenginyje variklis 1 gali būti kurio nors plačiai žinomo tipo elektros variklis, savo techniniais rodikliais (galia, greičiu, momentu) tinkamas konkrečiam treniruokliui bei galintis dirbti variklio arba generatoriaus režime, pavyzdžiui, nuolatinės srovės servo variklis, kintamos srovės asinchroninis variklis. Nuo pasirinkto variklio 1 tipo priklauso reguliatoriaus 7 realizavimas - jei pasirenkamas nuolatinės srovės servo variklis, atitinkamai parenkamas reikiamos galios ir įtampos keturių kvadrantų nuolatinės srovės stiprintuvas; jei pasirenkamas asinchroninis variklis tuomet tinka vektorinio valdymo dažnio keitiklis, įjungtas momento reguliavimo režimu. Variklio greičio matuoklis 2 gali būti tacho generatorius, enkoderis ar kt. Reduktorius 3 gali būti sliekinis, cikloidinis, diržinis arba reduktoriaus galima ir visai nemontuoti. Jėgos matuoklį 4 paprasčiausia realizuoti tenzo jutiklių pagrindu. Kliento tiesiogiai veikiamo elemento 5 realizavimas priklauso nuo konkretaus treniruoklio: tai gali būti rankena, svirtis, lynas. Pozicijos matuoklis 6 yra bet koks konstruktyviai tinkamas kampo arba linijinės pozicijos elektrinis jutiklis, pavyzdžiui potenciometras ar linijinis enkoderis. Valdiklis 8 - tai mikroprocesorinis programuojamas valdiklis, sudarytas, pavyzdžiui, mikrokontrolerio MSP 430F149 (Texas Instruments) pagrindu. Valdiklyje 8 įrašyta konkrečiam treniruokliui valdyti pritaikyta programa, realizuojanti esminius aukščiau aprašytus sistemos vadymo būdo požymius. Sąsaja 9 skirta valdikliui su aukštesnio lygio valdymo įrenginiais bendrauti, pavyzdžiui sąsaja RS232 informacijos mainams su e-salės trenerio kompiuteriu. Valdiklis 8 per sąsają 9 gauna treniruotės užduotį (užduoties formavimas nėra šio išradimo objektas).
Valdiklis 8, gavęs treniruotės užduotį, periodiškai (kiekvieno reguliavimo ciklo metu) nuskaitinėja informaciją iš greičio matuoklio 2 apie variklio 1 momentinį greitį, informaciją iš jėgos (momento) matuoklio 4 apie kliento elementą 5 veikiančią jėgą, iš pozicijos matuoklio 6 nuskaito informaciją apie šio elemento padėtį, apdoroja nuskaitytąją informaciją pagal įrašytą programą ir siunčia valdymo signalą į reguliatorių
7. Reguliatorius 7 valdo variklio 1 sukimo momentą taip, kad jis būtų proporcingas valdiklio 8 signalui tiek teigiamų, tiek ir neigiamų momentų srityse.
Palyginus su prototipu siūlomas treniruoklio jėgos variklio valdymo būdas dėka to, kad ekscentrinis judesys gali būti vienodai valdomas tiek izokinetiniame tiek izotoniniame režimuose, sklandaus koncentrinio judesio perėjimo į ekscentrinį bei padidintos jėgos ekscentrinio judesio valdymo ir perėjimo iš vienos judesio fazės į kitą bet kurioje eigos pozicijoje, padidina siūlomo būdo universalumą bei praplečia funkcines galimybes, yra saugus ir patogus klientui.
Claims (4)
- Apibrėžtis1. Treniruoklio jėgos variklio valdymo būdas, kuriame matuoja kliento (besitreniruojančiojo) tiesiogiai veikiamo elemento padėtį, greitį ir tą elementą veikiančią jėgą (momentą), reguliuoja jėgos variklį taip, kad kliento (besitreniruojančiojo) koncentrinio judesio fazėje izokinetiniame režime kliento veikiamo elemento greitis būtų lygus užduotajam, o izotoniniame režime to elemento pasipriešinimo jėga būtų lygi užduotajai, besiskiriantis tuo, kad kliento ekscentrinio judesio fazėje variklio momentą reguliuoja kartu ir pagal kliento tiesiogiai veikiamo elemento jėgą (momentą), ir pagal greitį.
- 2. Būdas pagal 1 punktą, besiskiriantis tuo, kad kliento ekscentrinio judesio fazėje treniruoklio jėgos variklio momento valdymo įtampos pokytį kiekvieno reguliavimo takto metu skaičiuoja pagal variklio greičio nuokrypą ir pagal kliento jėgos (momento) nuokrypą ir variklio momentui reguliuoti ima mažesnįjį apskaičiuotąjį pokytį.
- 3. Būdas pagal 1-2 punktus., besiskiriantis tuo, kad kliento ekscentrinio judesio pradžios užduotoji jėga (momentas) yra lygi prieš tai buvusio koncentrinio judesio pabaigos užduotajai jėgai (momentui).
- 4. Būdas pagal 1-2 punktus, besiskiriantis tuo, kad kliento ekscentrinio judesio užduotoji jėga (momentas) lygi užduotu koeficientu padidintai koncentrinio judesio užduotajai jėgai (momentui).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| LT2007034A LT5560B (lt) | 2007-05-15 | 2007-05-15 | Treniruoklio jėgos variklio valdymo būdas |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| LT2007034A LT5560B (lt) | 2007-05-15 | 2007-05-15 | Treniruoklio jėgos variklio valdymo būdas |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| LT2007034A LT2007034A (lt) | 2008-11-25 |
| LT5560B true LT5560B (lt) | 2009-04-27 |
Family
ID=40020038
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| LT2007034A LT5560B (lt) | 2007-05-15 | 2007-05-15 | Treniruoklio jėgos variklio valdymo būdas |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| LT (1) | LT5560B (lt) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5993356A (en) | 1996-12-31 | 1999-11-30 | Houston Enterprises, Inc. | Force generation and control system for an exercise machine |
| JP2006231092A (ja) | 2000-02-29 | 2006-09-07 | Arizona Board Of Regents | トルク制御伸張性運動トレーニングのための方法および装置 |
| US9526701B2 (en) | 2011-12-20 | 2016-12-27 | Keith R. Latham | Sustained drug release and improved product stability using non-covalent particle coating methods |
-
2007
- 2007-05-15 LT LT2007034A patent/LT5560B/lt not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5993356A (en) | 1996-12-31 | 1999-11-30 | Houston Enterprises, Inc. | Force generation and control system for an exercise machine |
| JP2006231092A (ja) | 2000-02-29 | 2006-09-07 | Arizona Board Of Regents | トルク制御伸張性運動トレーニングのための方法および装置 |
| US9526701B2 (en) | 2011-12-20 | 2016-12-27 | Keith R. Latham | Sustained drug release and improved product stability using non-covalent particle coating methods |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| LT2007034A (lt) | 2008-11-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20250281791A1 (en) | Rowing Exercise Machines Having A Configurable Rowing Feel | |
| US7976434B2 (en) | Exercise device | |
| US7862476B2 (en) | Exercise device | |
| US7833135B2 (en) | Stationary exercise equipment | |
| US7211985B2 (en) | Training device | |
| DK2771079T3 (en) | Training Machine. | |
| CN108883334B (zh) | 固定测功锻炼装置 | |
| JP3185857B2 (ja) | モータ制御装置 | |
| CN105283227B (zh) | 健身器械的控制 | |
| CN115155020A (zh) | 数字力量训练 | |
| CN108322132B (zh) | 一种健身康复器材中的伺服电机扭矩控制系统及控制方法 | |
| CN105204394A (zh) | 一种六自由度咀嚼机器人的控制系统 | |
| US11711035B2 (en) | Exercise machine with a variable load provided by an electric motor | |
| US20180339196A1 (en) | Powered machine and control method | |
| LT5560B (lt) | Treniruoklio jėgos variklio valdymo būdas | |
| Kreß et al. | Development of single-axis wheel speed sensor HiL test bench for vehicle velocity control | |
| Teh et al. | A new control system for fast motion control of SMA actuator wires | |
| CN117168293A (zh) | 一种绝对电角度的检测方法以及健身器材 | |
| JPH0446829A (ja) | 自動車の速度制御装置 | |
| Van Ham et al. | Control of pneumatic artificial muscles with enhanced speed up circuitry | |
| Salem | Mechatronics motion control design of electric machines for desired deadbeat response specifications, supported and verified by new matlab built-in function and simulink model | |
| Pawlenka et al. | Electronic steering of the vehicle axle with force feedback | |
| Howimanporn et al. | Implementation of Swarm Based Gain Scheduling for 2D Inverted Pendulum Using PLC | |
| RU2209328C2 (ru) | Способ автоматического регулирования скорости вала теплового двигателя и устройство для его осуществления | |
| SU541144A1 (ru) | Электромашинный след щий привод |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM9A | Lapsed patents |
Effective date: 20090515 |