CN112044017A - 一种基于电机力量训练设备的参数优化方法及装置 - Google Patents

一种基于电机力量训练设备的参数优化方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于电机力量训练设备的参数优化方法及装置，该方法通过实时检测电机的角加速度，通过惯量补偿算法对角加速度和基准拉力进行计算，得到输出拉力，以补偿电机由于惯性问题导致电机驱动训练器械的训练感觉和直接使用与该拉力相当的重物之间的差异，然后调用输出电流计算公式对输出拉力进行计算，获取输出电流，以根据输出电流调节电机的力矩，从而调节电机力量训练设备的阻力，协助用户完成力量训练，提高用户训练体验。

Description

一种基于电机力量训练设备的参数优化方法及装置
技术领域
本发明涉及力量训练技术领域，具体涉及一种基于电机力量训练设备的参数优化方法及装置。
背景技术
力量训练可以刺激肌肉的生长，使肌肉更强壮，促进脂肪快速燃烧。目前对用户进行力量训练多采用更加智能化的训练机械，如通过控制电机的电流，实现控制电机的拉力的训练器械，当对电机输入恒定的电流时，电机将会输出恒定的力矩，拉力绳上就会有恒定的拉力，相当于力量训练中的等张模式。当在静止状态或者匀速直线运动时，使用电机驱动训练器械的训练感觉和直接使用与该拉力相当的重物的训练感觉一样，但是当加速或减速时，由于两者的惯性不一样，导致训练感觉存在很大的区别，影响用户训练体验。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服加速或减速时，由于惯性问题导致电机驱动训练器械的训练感觉和直接使用与该拉力相当的重物的训练感觉存在差异。因此，本发明提供一种基于电机力量训练设备的参数优化方法及装置，以克服由惯性问题导致电机驱动训练器械的训练感觉和直接使用与该拉力相当的重物的训练感觉存在差异，提高用户训练体验。
本发明通过下述技术方案实现：
一种基于电机力量训练设备的参数优化方法，包括：
实时检测电机的角加速度；
通过惯量补偿算法对所述角加速度和基准拉力进行计算，得到输出拉力；
调用输出电流计算公式对所述输出拉力进行计算，获取输出电流，以使电机基于所述输出电流调节所述电机力量训练设备的阻力。
进一步地，所述惯量补偿算法具体包括：
获取预设质量、电机的等效质量、电机的角加速度和电机输出的拉力；
通过第一补偿计算公式，对所述预设质量、所述角加速度和所述预设质量对应的重力进行计算，获取目标拉力；
通过第二补偿计算公式，对所述目标拉力、所述电机的等效质量和所述角加速度进行计算，获取输出拉力。
进一步地，所述第一补偿计算公式具体为：ma＝F-mg，其中，m指预设质量，a指角加速度，g指重力加速度，F指目标拉力。
根据权利要求2所述的一种基于电机力量训练设备的参数优化方法，所述第二补偿计算公式具体为：Ma＝F-Fmotor，其中，M指电机的等效质量，a指角加速度，F指目标拉力，Fmotor指输出拉力。
进一步地，所述一种基于电机力量训练设备的参数优化方法还包括：
获取电机转子的转动惯量和拉力绳线轴的半径；
通过转动惯量计算公式对所述转动惯量和所述半径进行计算，获取所述电机的等效质量；所述转动惯量计算公式具体为M＝I/r2，其中，M指电机的等效质量，I指转动惯量，r指拉力绳线轴的半径。
进一步地，所述输出电流计算公式具体为i＝k*Fmotor,其中，i为输出电流，k为输出电流与输出拉力的系数，Fmotor指输出拉力。
一种基于电机力量训练设备的参数优化装置，包括：
角加速度实时检测模块，用于实时检测电机的角加速度；
输出拉力计算模块，用于通过惯量补偿算法对所述角加速度和基准拉力进行计算，得到输出拉力；
输出电流计算模块，用于调用输出电流计算公式对所述输出拉力进行计算，获取输出电流，以使电机基于所述输出电流调节所述电机力量训练设备的阻力。
本发明提供的一种基于电机力量训练设备的参数优化方法及装置，通过实时检测电机的角加速度，通过惯量补偿算法对角加速度和基准拉力进行计算，得到输出拉力，以补偿电机由于惯性问题导致电机驱动训练器械的训练感觉和直接使用与该拉力相当的重物之间的差异，然后调用输出电流计算公式对输出拉力进行计算，获取输出电流，以根据输出电流调节电机的力矩，从而调节电机力量训练设备的阻力，协助用户完成力量训练，提高用户训练体验。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为本发明一种基于电机力量训练设备的参数优化方法的流程图。
图2为图1中步骤S20的一具体流程图。
图3为图2中步骤S23的一具体流程图。
图4为本发明一种基于电机力量训练设备的参数优化装置的原理框图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1
本发明提供一种基于电机力量训练设备的参数优化方法，该方法可应用于不同计算机设备中，该计算机设备包括但不限于各种个人计算机、笔记本电脑、智能手机和平板电脑。本实施例中的电机力量训练设备指基于电机的力量训练设备，具体为通过调节电机的力矩调节力量训练设备的阻力，以帮助用户完成力量训练。电机力量训练设备指用于进行力量训练的设备。
如图1所示，一种基于电机力量训练设备的参数优化方法，具体包括如下步骤：
S10：实时检测电机的角加速度。
具体地，本实施例中实时检测电机的角加速度可以通过角度传感器，实时检测电机的角度，再做两次差分，得到电机的角加速度；也可以通过角度传感器直接检测得到电机的角加速度，本实施例中的角度传感器包括但不限于磁编码器和光编码器；还可以使用传感器来直接获取电机的角速度、角加速度，该传感器包括但不限于陀螺仪。
S20：通过惯量补偿算法对角加速度和基准拉力进行计算，得到输出拉力。
其中，基准拉力指电机力量训练设备设置的用于参考的一个拉力值。
具体地，由于电机力量训练设备在加速或者减速时，自身会产生一个重力加速度，使得电机力量训练设备上应该输出的拉力与目标拉力不一致，因此，在获取目标拉力时，需要实时检测电机的角加速度，并通过惯量补偿算法对目标拉力进行补偿，获取输出拉力。其中，输出拉力指对目标拉力进行惯量补偿后得到的拉力。
S30：调用输出电流计算公式对输出拉力进行计算，获取输出电流，以使电机基于输出电流调节电机力量训练设备的阻力。
具体地，在获取输出拉力后，调用输出电流计算公式对输出拉力进行计算，获取输出电流，以使电机基于输出电流调节电机力量训练设备的阻力。
进一步地，输出电流计算公式具体为i＝k*Fmotor,其中，i为输出电流，k为输出电流与输出拉力的系数，Fmotor指输出拉力。
进一步地，如图2所示，步骤S20中的惯量补偿算法具体包括如下步骤：
S21：获取预设质量、电机的等效质量、电机的角加速度和电机输出的拉力。
其中，预设质量指预先设置的用于进行力量训练时的重物的质量。
S22：通过第一补偿计算公式，对预设质量、角加速度和预设质量对应的重力进行计算，获取目标拉力。
其中，第一补偿计算公式具体为：ma＝F-mg，其中，m指预设质量，a指角加速度，g指重力加速度，F指目标拉力。
S23：通过第二补偿计算公式，对目标拉力、电机的等效质量和角加速度进行计算，获取输出拉力。
其中，第二补偿计算公式具体为：Ma＝F-Fmotor，其中，M指电机的等效质量，a指角加速度，F指目标拉力，Fmotor指输出拉力。
进一步地，如图3所示，步骤S23中的电机的等效质量具体通过如下步骤获取：
S231：获取电机转子的转动惯量和拉力绳线轴的半径。
S232：通过转动惯量计算公式对转动惯量和半径进行计算，获取电机的等效质量。转动惯量计算公式具体为M＝I/r2，其中，M指电机的等效质量，I指转动惯量，r指拉力绳线轴的半径。
本发明提供的一种基于电机力量训练设备的参数优化方法，通过实时检测电机的角加速度，通过惯量补偿算法对角加速度和基准拉力进行计算，得到输出拉力，以补偿电机由于惯性问题导致电机驱动训练器械的训练感觉和直接使用与该拉力相当的重物之间的差异，然后调用输出电流计算公式对输出拉力进行计算，获取输出电流，以根据输出电流调节电机的力矩，从而调节电机力量训练设备的阻力，协助用户完成力量训练，提高用户训练体验。
实施例2
如图4所示，本实施例与实施例1的区别在于，一种基于电机力量训练设备的参数优化装置，包括：
角加速度实时检测模块10，用于实时检测电机的角加速度；
输出拉力计算模块20，用于通过惯量补偿算法对所述角加速度和基准拉力进行计算，得到输出拉力；
输出电流计算模块30，用于调用输出电流计算公式对所述输出拉力进行计算，获取输出电流，以使电机基于所述输出电流调节所述电机力量训练设备的阻力。
进一步地，所述输出电流计算公式具体为：i＝k*Fmotor,其中，i为输出电流，k为输出电流与输出拉力的系数，Fmotor指输出拉力。
进一步地，输出拉力计算模块20包括参数获取单元、目标拉力计算单元和输出拉力计算单元。
参数获取单元，用于获取预设质量、电机的等效质量、电机的角加速度和电机输出的拉力。
目标拉力计算单元，用于通过第一补偿计算公式，对预设质量、角加速度和预设质量对应的重力进行计算，获取目标拉力。
进一步地，第一补偿计算公式具体为：ma＝F-mg，其中，m指预设质量，a指角加速度，g指重力加速度，F指目标拉力。
输出拉力计算单元，用于通过第二补偿计算公式，对目标拉力、电机的等效质量和角加速度进行计算，获取输出拉力。
进一步地，第二补偿计算公式具体为：Ma＝F-Fmotor，其中，M指电机的等效质量，a指角加速度，F指目标拉力，Fmotor指输出拉力。
进一步地，电机的等效质量包括等效质量参数获取单元和等效质量计算单元。
等效质量参数获取单元，用于获取电机转子的转动惯量和拉力绳线轴的半径。
等效质量计算单元，用于通过转动惯量计算公式对转动惯量和半径进行计算，获取电机的等效质量。转动惯量计算公式具体为M＝I/r2，其中，M指电机的等效质量，I指转动惯量，r指拉力绳线轴的半径。
关于基于电机力量训练设备的参数优化装置的具体限定可以参见上文中对于一种基于电机力量训练设备的参数优化方法的限定，在此不再赘述。上述基于电机力量训练设备的参数优化装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于电机力量训练设备的参数优化方法，其特征在于，包括：
实时检测电机的角加速度；
通过惯量补偿算法对所述角加速度和基准拉力进行计算，得到输出拉力；
调用输出电流计算公式对所述输出拉力进行计算，获取输出电流，以使电机基于所述输出电流调节所述电机力量训练设备的阻力。
2.根据权利要求1所述的一种基于电机力量训练设备的参数优化方法，其特征在于，所述惯量补偿算法具体包括：
获取预设质量、电机的等效质量、电机的角加速度和电机输出的拉力；
通过第一补偿计算公式，对所述预设质量、所述角加速度和所述预设质量对应的重力进行计算，获取目标拉力；
通过第二补偿计算公式，对所述目标拉力、所述电机的等效质量和所述角加速度进行计算，获取输出拉力。
3.根据权利要求2所述的一种基于电机力量训练设备的参数优化方法，其特征在于，所述第一补偿计算公式具体为：ma＝F-mg，其中，m指预设质量，a指角加速度，g指重力加速度，F指目标拉力。
4.根据权利要求2所述的一种基于电机力量训练设备的参数优化方法，其特征在于，所述第二补偿计算公式具体为：Ma＝F-Fmotor，其中，M指电机的等效质量，a指角加速度，F指目标拉力，Fmotor指输出拉力。
5.根据权利要求4所述的一种基于电机力量训练设备的参数优化方法，其特征在于，所述一种基于电机力量训练设备的参数优化方法还包括：
获取电机转子的转动惯量和拉力绳线轴的半径；
通过转动惯量计算公式对所述转动惯量和所述半径进行计算，获取所述电机的等效质量；所述转动惯量计算公式具体为M＝I/r2，其中，M指电机的等效质量，I指转动惯量，r指拉力绳线轴的半径。
6.根据权利要求1所述的一种基于电机力量训练设备的参数优化方法，其特征在于，所述输出电流计算公式具体为：i＝k*Fmotor,其中，i为输出电流，k为输出电流与输出拉力的系数，Fmotor指输出拉力。
7.一种基于电机力量训练设备的参数优化装置，其特征在于，包括：
角加速度实时检测模块，用于实时检测电机的角加速度；
输出拉力计算模块，用于通过惯量补偿算法对所述角加速度和基准拉力进行计算，得到输出拉力；
输出电流计算模块，用于调用输出电流计算公式对所述输出拉力进行计算，获取输出电流，以使电机基于所述输出电流调节所述电机力量训练设备的阻力。
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