一种零靠墙全躺平沙发的控制系统的制作方法

本发明涉及智能家具控制，尤其是涉及一种零靠墙全躺平沙发的控制系统。

背景技术：

1、零靠墙全躺平沙发作为现代智能家居核心组件，运行平稳度直接关系用户乘坐体验与机械结构寿命，现有零靠墙沙发在向平躺姿态转换过程中，靠背驱动电机同平移驱动电机需要协同运行维持靠背与墙面安全距离，伴随展开动作推进人体重心不断向后移动，造成平移连杆机构承受非线性负载阻力突变。

2、现有控制方案多采用开环预设曲线控制模式，通过固化运动轨迹匹配双轴位置关系，缺乏对双轴传动机构实际受力状态感知机制，无法维持复杂受力环境下姿态转换连贯性。

3、现有伺服系统在负载突变干涉下解算瞬态补偿参量信噪比低，难以实现高精度阻力状态提取，多轴联动机构在状态切换区间内存在多维度机械应力耦合盲区，现有控制手段缺乏对瞬态电流参数动态捕获能力，无法对电机驱动桥臂输出电平转移边沿进行高分辨率采样，无法对重力偏置引发瞬态阻尼增加趋势进行量化验证，底层伺服调节闭环必须在产生实际物理位置偏差后执行反馈补偿，造成平移驱动电机响应速度滞后于阻尼变化速度，诱发连杆机构在展开阶段产生机械卡顿与运动干涉。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种零靠墙全躺平沙发的控制系统，解决了零靠墙全躺平沙发向平躺姿态转换过程中连杆机构承受非线性负载阻力突变引发平移驱动电机响应滞后与连杆展开卡顿技术问题。

2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

3、一种零靠墙全躺平沙发的控制系统，包括控制器，控制器内部集成有：

4、数据采集模块，用于在接收后仰躺平指令后，同步获取靠背驱动电机与平移驱动电机的实时霍尔位置反馈，记录靠背实时线速度，并同步采集靠背驱动电机与平移驱动电机的实时相电流数据；

5、协方差解算模块，用于依据空间几何坐标映射表解算平移驱动电机的基准目标位置，对实时相电流数据求导，通过滑动窗口算法计算双轴电流变化率的实时交叉协方差，并依据空载交叉协方差基线执行差分运算，提取有效负载阻力突变参量；

6、前馈解算模块，用于根据靠背姿态生成动态增益系数，将有效负载阻力突变参量同靠背实时线速度与动态增益系数相乘得到前馈位移补偿量；

7、闭环执行模块，用于将前馈位移补偿量与基准目标位置叠加生成动态目标指令，并将动态目标指令输入伺服闭环路驱动平移驱动电机。

8、控制系统采集双轴电机相电流数据，通过滑动窗口与交叉协方差算法计算多轴机构运动过程中的负载耦合程度，结合空载基线执行差分运算，提取人体重量偏置引发的负载阻力突变参量，利用动态增益系数生成前馈位移补偿量，在伺服闭环路产生位置偏差前进行指令修正，减小瞬态阻尼变化造成的机械响应滞后。

9、进一步的，控制器内部还集成有基线标定模块，基线标定模块用于在系统保持静止待机状态下控制靠背驱动电机执行双向微位移测试，依据双向行程的当量做功差值判断靠背驱动链路低负载状态，并在满足预设空载校验条件后提取全行程空载交叉协方差基线进行存储，在系统空载状态下获取沙发机械本底数据，为后续协方差解算提供基线参考。

10、在本发明的一个优选实施例中，依据双向行程当量做功差值判断靠背驱动链路低负载状态的步骤包括：

11、在下放时间窗口与复位时间窗口内同步采集瞬态相电流信号获取下放相电流瞬态序列与复位相电流瞬态序列，对下放相电流瞬态序列与复位相电流瞬态序列分别结合时间跨度执行连续积分运算获取双向行程对应的电功积分值，将复位阶段获得的当量做功积分值减去下放阶段当量做功积分值构建双向做功差分函数，分离出受重力偏置影响的做功差分值，通过差分函数计算消除结构摩擦产生的做功分量，分离出重力偏置做功数据，提高空载状态判断准确性。

12、进一步的，同步获取靠背驱动电机与平移驱动电机实时霍尔位置反馈记录靠背实时线速度的步骤包括：

13、利用定时器输入捕获功能记录连续霍尔脉冲上升沿与下降沿的时间戳并执行脉冲计数值累加动作，结合电机转子磁极对数与外围机械减速比参数计算单脉冲距离当量并将累加计数值同单脉冲距离当量相乘换算得出双轴实际物理位置；

14、提取相邻两个控制周期内双轴实际物理位置的变化量并同控制周期时间跨度执行除法微分运算求解靠背驱动电机与平移驱动电机的实时线速度，通过底层硬件外设记录时间戳与脉冲，结合微分运算求解线速度，提高位置与速度数据获取实时性。

15、进一步的，同步采集靠背驱动电机与平移驱动电机实时相电流数据的步骤包括：

16、利用微控制器模数转换引脚同步读取闭环电流采样通道中模拟电压信号，采用硬件低通滤波网络对模拟电压信号进行抗混叠滤波调理消除高频脉宽调制开关动作产生的电磁辐射干扰，模数转换引脚将调理完毕的模拟电压信号量化为数字相电流序列并输入寄存器暂存，通过硬件滤波调理降低高频开关动作引起干扰，提高相电流采样数据精度。

17、在本发明的一个优选实施例中，通过滑动窗口算法计算双轴电流变化率实时交叉协方差的步骤包括：

18、构建滑动数据观测窗口并将连续多个控制周期的双轴瞬态电流变化率推入滑动数据观测窗口内，针对观测窗口内的靠背侧瞬态电流变化率序列同平移侧瞬态电流变化率序列执行交叉协方差运算，输出反映总阻力波动状态的实时交叉协方差，通过滑动窗口处理连续周期的电流变化率，通过交叉协方差数值直观反映双轴之间负载波动状态。

19、进一步的，依据空载交叉协方差基线执行差分运算提取有效负载阻力突变参量的步骤包括：

20、根据当前靠背驱动电机的物理位置检索预先固化在存储器内的机械环境基线映射表并提取关联空载交叉协方差基线，运用差分运算手段将实时交叉协方差减去空载交叉协方差基线；

21、从总阻力波动状态中剔除机械结构摩擦阻尼产生的本底波动分量，分离出由人体负载重心分布差异引发的有效负载阻力突变参量，通过差分运算剔除机械摩擦产生的本底阻力波动，计算获取实际负载带来阻力突变数据。

22、进一步的，根据靠背姿态生成动态增益系数的步骤包括：

23、获取当前控制周期内的靠背驱动电机物理位置，依据非线性衰减物理特性调取预存在微处理器内的机械等效阻抗映射表，将靠背驱动电机物理位置作为自变量索引在机械等效阻抗映射表中执行线性插值寻址算法提取匹配当前机构物理特性的动态增益系数，根据机构在不同姿态下机械传动特性进行参数寻址，获取对应增益系数用于前馈补偿。

24、在本发明的一个优选实施例中，将前馈位移补偿量与基准目标位置叠加生成动态目标指令的步骤包括：

25、根据平移驱动电机的安装方向和霍尔计数方向对前馈位移补偿量执行补偿极性校正，并对前馈位移补偿量执行死区判断和最大补偿阈值限幅处理，利用微处理器内部算术逻辑单元将前馈位移补偿量同基准目标位置执行求和叠加动作，将运算得出数值结果写入目标指令寄存器内合成动态目标指令，对前馈位移补偿量进行极性校正和限幅保护，并与基准位置叠加，生成用于伺服执行动态目标指令。

26、进一步的，将动态目标指令输入伺服闭环路驱动平移驱动电机的步骤包括：

27、获取平移驱动电机当前时刻的物理反馈位置并同动态目标指令执行差法运算输出位置偏差信号，底层伺服调节闭环接收位置偏差信号并调用预设比例积分微分控制算法计算输出调节控制电压量，微处理器将调节控制电压量转化为具备对应占空比数值的脉宽调制信号并输入至伺服驱动桥臂端子驱动平移驱动电机运转，根据位置偏差信号计算控制电压量，并输出脉宽调制信号，实现对平移驱动电机闭环控制。

28、综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：

29、1.本发明通过协方差解算模块提取有效负载阻力突变参量，结合前馈解算模块生成前馈位移补偿量叠加至基准目标位置，在伺服闭环路产生位置偏差前进行预先指令修正，避免传统静态跟随控制面对人体重心转移时产生响应滞后，抵消瞬态阻尼变化对连杆机构造成影响，保障靠背与底盘在平躺转换过程中的运动同步性与平稳度。

30、2.本发明运用协方差解算模块计算双轴电流变化率实时交叉协方差，与预存空载交叉协方差基线执行差分运算，从总阻力波动状态中剔除沙发自身机械结构摩擦阻尼产生的本底波动分量，分离出由人体负载重心分布差异引发的有效负载阻力突变参量，为前馈补偿提供准确数据支撑，提高控制系统自适应跟随精度。

31、3.本发明集成基线标定模块，在系统保持静止待机状态下控制靠背驱动电机执行双向微位移测试，将复位阶段与下放阶段电功积分值进行减法运算获取做功差分值，抵消单向运行中方向一致的结构摩擦做功分量，排除机械装配公差与老化磨损对标定过程干扰，确保获取空载交叉协方差基线具备客观参考价值，提升沙发长期服役状态下控制一致性。