[发明专利]一种等速力量训练动力装置及等速运动实现方法

权利要求书

1.一种等速力量训练动力装置，其特征在于，它包含阻力源模块、信号采集模块及控制模块，其中，阻力源模块用于产生阻力，控制模块用于通过控制阻力源内部阀门元器件调节阻力大小，信号采集模块用于采集力量信号与位移信号进行处理；

所述的阻力源模块采用油缸装置，以液油作为阻力源，通过调节放置在两个油腔之间连接管道中的脉冲阀的开关频率实现液油流动阻力的控制；

所述的信号采集块通过力传感器和位移传感器实时采集数据，其中力传感器与油缸的拉杆在同一条直线上，并通过螺纹与油缸拉杆相连接，运动过程中力通过连杆作用到力量传感器实现采集数据；位移传感器与油缸平行固定，其位移传感器拉杆与油缸拉杆通过一块金属板进行固定；

所述的控制模块由脉冲阀和控制板构成，脉冲阀内置在油缸内部两个腔联通管道之间，控制液油流动时的阻力，控制板中的主控电路分别与阻力源模块和信号采集块电连接，采集力的数据以及位移的数据。

2.一种等速运动实现方法，其特征在于，通过速度、力量与脉冲阀开关频率三者间关系模型，检测到力的数据以及运动的速度数据快速找到与之对应的PWM控制脉冲阀调节油流动阻力产生的等效阻力，实现等速运动。

3.根据权利要求2所述的一种等速运动实现方法，其特征在于，所述的速度、力量与脉冲阀开关频率三者间关系模型，推导过程如下：

根据流体力学，忽略连接腔1和腔2通道的管道阻力，脉冲阀产生等效阻力为R为：

其中P1为腔1的压强，P2为腔2的压强，S为腔体的横截面积,作用在拉杆F为上的力，液体流动的速度为V1，

根据力与压强的关系，得到活动杆的拉力：

F＝(P1-P2)*S ②

由①与②联立推得F＝R*V1*S ③

又横截面一定时，根据流速公式可得知，拉杆运动的速度V＝V1/S，带入公式③可得其中S为常数，则F和V*R的乘积成线性关系。

4.根据权利要求3所述的一种等速运动实现方法，其特征在于，等效阻力R与PWM脉宽调制成比例，控制板输出的方波型号中，高电平使脉冲阀打开，低电平使脉冲阀关闭，即恒定高电平持续时间，调节低电平持续时间其等效阻力是可控的，低电平持续时间越长，R越大，低电平持续时间越短，R越小；在不同的PWM占空比设定下，通过拉力测试和数据回归拟合，即可得不同V下的F-PWM曲线图，若要实现不同力量F下的等速,保持F/R恒定皆可。

5.根据权利要求3所述的一种等速运动实现方法，其特征在于，通过试验获得不同速度V下的F-PWM关系曲线图后，当训练设备参数V设定后，在F发生变化时，要保持V不变，可查找设定的V对应的F-PWM曲线，找到变化后的F对应的PWM占空比值，并通过单片机输出该PWM占空比值，保持F/R恒定，从而快速实现等速调控。