带负荷做功的负压体能训练设备控制系统，微处理器与采样信号滤波放大处理电路、D/A输出放大电路及光耦隔离放大电路相连；信号采样滤波处理放大电路与压力传感器相连；其控制方法为：1）压力传感器采样负压舱体内的实时压力值，并经采用信号滤波放大处理电路处理后进入微处理器；2）微处理器将实时压力值传入上位机，实时功率值传送到微处理器；3）功率信号经D/A输出放大电路后驱动磁粉离合器；4）上位机嵌入的控制算法及采样信号滤波算法实现压力自适应调节，调节电磁阀的开、关；5）上位机显示、设置运行中的参数，控制系统运行，并且在运行过程中对系统的运行状态进行实时监控；结构设计简单、可靠，成本低，操作简便，可实现自动化运行。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于航空航天领域，具体涉及。
技术介绍
随着高性能战斗机的出现和相继服役，飞行中正加速度(+Gz)致意识丧失(G-LOC)逐渐增多。这即是降低飞行人员的工作能力的主要因素，也是威胁飞行员安全的主要原因。在地面上开展抗负荷动作训练又有一定的局限性。同时，在航天飞行时，失重会引起航天员心血管功能失调，产生立位耐力不良，肌肉萎缩及骨质丢失等，目前采用各种对抗措施，均不能完全有效的对抗失重引起的上述变化，只有建立人工重力环境，才有可能消除失重引起的生理系统失调。传统方法采用载人离心机对飞行人员进行训练以提高飞行人员的正加速度耐力、降低意识丧失发生率，该方法虽然受到普遍重视，但是载人离心机设备昂贵，难以普及。因此，研究一种新型的补充性或代替性的抗载荷训练方法与设备比较符合客观需求。近年来，由下体负压原理设计而成的负压仓锻炼办法已被证明是以这种有效的抗载荷训练措施。传统的下体负压仓需要附属动力装置，且不能同时进行体育锻炼。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足，本专利技术的目的是提供，集下体负压与做功锻炼为一身，具有压力控制精度高、功率控制精度高、响应速度快、稳定性好等特点。可以实现整个系统的自动化运行，同时采集实时压力和实时做功数据，使其成为一个功能完善的下体负压训练装置。本专利技术分为三个部分，压力控制系统、功量计系统和通信系统。压力控制系统米用一路A/D输入、两路开关量输出，将负压舱体内的实时压力进行采样，通过与压力设定值进行比较，分别利用两个继电器控制两个电磁阀的开、关，其中一个电磁阀和真空栗相连，另一个电磁阀和大气相连，从而维持负压舱体内的压力恒定。功量计系统采用一路D/A输出，给定的输出信号经信号放大电路后可直接驱动无极定量磁粉阻尼，使被测人员在给定的功率下进行脚踏做功。微处理器与上位机之间采用RS232串口通信，微处理器将采集到的实时压力通过串口传送到上位机，上位机通过串口将实时功率值传送到微处理器。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是:带负荷做功的负压体能训练设备控制系统，其特征在于，包括微处理器，微处理器与采样信号滤波放大处理电路、D/A输出放大电路及光耦隔离放大电路相连；信号采样滤波处理放大电路与压力传感器相连；D/A输出放大电路与磁粉离合器相连；光耦隔离放大电路A与降压继电器相连，光耦隔离放大电路B与升压继电器相连；降压继电器通过电磁阀与真空栗相连，升压继电器通过升压电磁阀与大气相连。所述的压力传感器采用高精度压力传感器。所述的微处理器与上位机之间采用RS232串口通信。带负荷做功的负压体能训练设备控制系统的压力控制方法，包括以下步骤: 1)初始化后，在上位机中进行设定压力的输入，采用压力传感器对负压舱体内的实时压力值进行采样，实时压力值经采用信号滤波放大处理电路处理后进入微处理器； 2)微处理器将处理后的实时压力值通过RS-232串口传入上位机，与设定的压力设定值进行比较，若与设定的压力值相同，则停止操作，若与设定的压力值不相同，则采用模糊PID进彳丁控制； 3)通过模糊PID控制相应继电器的开、关，从而驱动相应电磁阀的开、关，实现对负压舱体内部压力的控制； 4)上位机可以实现系统运行中的参数显示与设置，控制整个系统的运行，并且在运行过程中对系统的运行状态进行实时监控。所述的控制算法采用闭环控制策略实现压力的自适应调节。带负荷做功的负压体能训练设备控制系统的功率控制方法，包括以下步骤: 1)初始化后，在上位机中进行设定功率的输入； 2)通过RS-232串口通信将实时功率信号传送到微处理器中； 3)微处理器对功率信号进行D/A转换，转换后的功率信号经放大电路后，可直接驱动磁粉离合器。本专利技术具有以下明显优点: 采用高精度的压力传感器对负压舱体内的实时压力值进行采样，从源头上保证采样数据的精度；采用两路开关量分别控制两个继电器的开、关，从而分别驱动两个电磁阀的开、关，其中一个电磁阀与大气相连，一个电磁阀与真空栗相连，从而实现负压舱体内压力的控制，具有结构简单、可靠性高、响应速度快的特点；功率控制采用一路D/A输出，功率信号经信号放大电路后可以直接驱动磁粉离合器，具有响应速度快、结构简单等优点；在控制软件中嵌入控制算法及采样信号滤波算法，控制算法采用闭环控制策略实现压力的自适应调节，即通过测量外部压力反馈信号，不断调节电磁阀的开、关，确保压力始终处于设定值；微处理器与上位机之间采用RS-232串口通信，通过上位机可以实现系统运行中的参数显示与设置，控制整个系统的运行，并且在运行过程中对系统的运行状态进行实时监控。I)该系统具有相应速度快、控制精度高、结构简单、抗干扰能力强等特点，在较好的实现系统各部分功能的同时，有效地节约了成本； 2)采用磁粉离合器作为功率的输出源，激磁电流和传递转矩基本成线性关系，能够有效控制并传达所需转矩；并且还有运行平稳、体积小、自重轻、无冲击震动、无噪声等优点； 3)采用高精度的压力传感器，配合相应的处理算法，极大程度上的保证了压力信号的米集精度，从而有效的提尚了系统的压力控制精度； 4)在上位机中对整个系统进行监控和控制，实现了系统的自动化运行，人机交互界面简单友好、操作简便。5)硬件部分电路结构设计简单、可靠，有效的节约了成本，人机交互界面设计简单友好，操作简便，可以实现整个系统的自动化运行。【附图说明】图1为本专利技术控制系统控制电路框图。图2为本专利技术上位机操作界面。图3为本专利技术的压力控制流程图。图4为本专利技术的功率控制流程图。【具体实施方式】下面结合附图对本专利技术做进一步详细说明。参见图1，带负荷做功的负压体能训练设备控制系统，其特征在于，包括微处理器，微处理器与采样信号滤波放大处理电路、D/A输出放大电路及光耦隔离放大电路相连；信号采样滤波处理放大电路与压力传感器相连；D/A输出放大电路与磁粉离合器相连；光耦隔离放大电路A与降压继电器相连，光耦隔离放大电路B与升压继电器相连；降压继电器通过电磁阀与真空栗相连，升压继电器通过升压电磁阀与大气相连。所述的压力传感器采用高精度压力传感器。所述的微处理器与上位机之间采用RS232串口通信。本专利技术包括硬件部分和软件部分: 一、硬件部分 I)采用磁粉离合器作为功率的输出源，激磁电流和传递转矩基本成线性关系，能够有效控制并传达所需转矩；并且还有运行平稳、体积小、自重轻、无冲击震动、无噪声等优点；所述的磁粉离合器可以提供一定的力矩，作为负荷做功的功率输出源。2)采用高精度的压力传感器，配合相应的处理算法，极大程度上的保证了压力信号的采集精度，从而有效的提高了系统的压力控制精度； 当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
带负荷做功的负压体能训练设备控制系统，其特征在于，包括微处理器，微处理器与采样信号滤波放大处理电路、D/A输出放大电路及光耦隔离放大电路相连；信号采样滤波处理放大电路与压力传感器相连；D/A输出放大电路与磁粉离合器相连；光耦隔离放大电路A与降压继电器相连，光耦隔离放大电路B与升压继电器相连；降压继电器通过电磁阀与真空泵相连，升压继电器通过升压电磁阀与大气相连。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：周好斌，许庆，孙喜庆，徐向前，张涛，
申请(专利权)人：西安石油大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。