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华东师范大学田应洪获国家专利权

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龙图腾网获悉华东师范大学申请的专利一种基于FOC和MPC算法的触控手套力传感方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN115877952B

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-09发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202310000924.0,技术领域涉及:G06F3/01;该发明授权一种基于FOC和MPC算法的触控手套力传感方法是由田应洪;虞依洋;孙仕亮设计研发完成,并于2023-01-03向国家知识产权局提交的专利申请。

一种基于FOC和MPC算法的触控手套力传感方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种基于FOC和MPC算法的触控手套力传感方法,其特征在于该触控手套力传感方法由FOC算法具有的电流MPC计算模块,反Park变换模块,Clark变换模块,Park变换模块,SVPWM生成模块以及扩展卡尔曼滤波组成,通过算法模块的SPI接口接收不同物体输入到MCU的力传感数据并进行参数配置,实现对单指触控手套手指处的力传感,将算法集成为FOC力传感控制芯片安装在触控指套上,为触控指套手指处的力传感提供精确的电机控制。本发明与现有技术相比具有结构简单,控制更加精准,提高了FOC算法的动态响应和参数鲁棒性,是一种理想的VR触控手套需要的力传感方法。

本发明授权一种基于FOC和MPC算法的触控手套力传感方法在权利要求书中公布了:1.一种基于FOC和MPC算法的触控手套力传感方法,其特征在于,该方法具体包括下述步骤: 步骤一:算法模型的构建 构建由电流MPC计算模块、反Park变换模块、Clark变换模块、Park变换模块、SVPWM生成模块以及扩展卡尔曼滤波模块组成的FOC和MPC控制算法模型; 步骤二:触控单指套的构建 构建由MCU单片机、FPGA芯片、电机,以及设置在指套上的连接绳、传动杆组成的触控单指套用于测试FOC和MPC算法,所述传动杆由两转轴与其连接的三段长度不等的空杆组成;所述转轴为设置在触控单指套关节处的连接轴,使电机带动传动杆运动时,手指可以弯曲,感受到力传感反馈; 步骤三:力传感模块的构建 将烧录或集成FOC和MPC算法模块的FPGA芯片分别与电机和MCU单片机连接,组成触控单指套的力传感模块,将连接绳一端缠绕在电机的转轴上,另一端连接在传动杆上,所述MCU单片机从虚拟世界接收物体的力传感反馈数据;所述FPGA芯片通过SPI接口将DQ坐标系的电流数据输入FOC和MPC算法模块的前两级MPC计算模块,用于控制速度和角度;所述反Park变换模块将MPC算法输出DQ坐标系的控制电压向量转化到αβ坐标轴方向;所述SVPWM生成模块将反Park变换模块生成αβ坐标轴方向上的控制电压向量转化成控制电机的SVPWM波;所述Clark变换模块将三相电流、和转化为两相电流和;所述Park变换模块将Clark变换模块得到的两相电流从αβ坐标轴方向转换到DQ坐标系中,生成的电流向量用于FOC和MPC算法模块的电流环反馈,输入MPC算法模块中与和比较,进行MPC算法模块的迭代计算,完成电流环的闭环;所述扩展卡尔曼滤波模块将Clark变换模块输出的电流向量用于检测电机当前的角度和速度;将MPC算法模块生成的电压控制向量作为电机的运行速度和角度,将其输入MPC控制算法模块形成角度环和速度环的闭环计算;所述FOC算法模块经电流环、角度环和速度环的优化,将三相PWM波经三相全桥电路的输出驱动电机转动,且由电机通过连接绳带动传动杆,使佩戴者的手指弯曲,感受到力传感反馈,将触控单指套扩展至完整的触控手套,实现基于FOC和MPC算法的触控手套力传感。

如需购买、转让、实施、许可或投资类似专利技术,可联系本专利的申请人或专利权人华东师范大学,其通讯地址为:200241 上海市闵行区东川路500号;或者联系龙图腾网官方客服,联系龙图腾网可拨打电话0551-65771310或微信搜索“龙图腾网”。

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