基于膝關節(jié)角度的助行功能性電刺激模糊控制研究.pdf

1、隨著脊髓損傷和導致癱瘓的發(fā)病率逐年上升。運用功能性電刺激(Functional Electrical Stimulation,FES)手段輔助功能恢復和進行神經重建獲得顯著臨床效果,FES技術研究已成為生物信息學、康復醫(yī)學及神經電生理學等領域的前沿熱點課題。但傳統的FES開環(huán)控制系統無法以最小電流完成理想的刺激訓練動作,且易引起肢體疲勞,且易受干擾、自適應性差等缺陷嚴重制約了FES技術在康復臨床的推廣與應用,亟待改進刺激模式和優(yōu)化控制性

2、能。
　　 本研究從人體運動學信息出發(fā),針對FES作用對象-人體肌肉系統具有復雜非線性的特點,選擇新興的智能模糊控制技術,利用膝關節(jié)角度作為反饋信號,通過模糊控制器實時控制FES刺激電流模式,以期優(yōu)化FES控制性能、獲得理想的刺激效果。由于人體的特殊性,對模糊控制器參數要求較為嚴格,其比例因子、量化因子及隸屬函數分布是其設計關鍵。蟻群算法和遺傳算法兼具全局收斂性、并行性計算優(yōu)化功能,研究中利用蟻群算法和遺傳算法優(yōu)化模糊控制器的相

3、關參數,并結合遺傳算法和蟻群算法的優(yōu)點,融合遺傳蟻群算法優(yōu)化模糊控制器相關參數。研究設計了基于膝關節(jié)角度的助行FES模糊控制實驗,利用非線性自回歸滑動平均(Nonlinear Autoregressive Moving Average Exogenous,NARMAX)模型構建了膝關節(jié)角度與刺激強度之間的反饋關系式,使之最大相對誤差在10％之內；并分別驗證了蟻群優(yōu)化模糊控制器、遺傳模糊控制器、遺傳蟻群模糊控制器的有效性以及穩(wěn)定性,結果顯