用于功能性电刺激精密控制的BP神经网络整定PID算法(英文)  被引量:2

BP Neural Network Tuning PID Algorithm for Precision Control of Functional Electrical Stimulation

在线阅读下载全文

作  者:万柏坤[1] 程龙龙[1,2] 张广举[1] 明东[1] 刘秀云[1] 綦宏志[1] 薛召军[1] 

机构地区:[1]天津大学精密仪器与光电子工程学院,天津300072 [2]美国凯斯西储大学生物医学工程系,克利夫兰44106

出  处:《纳米技术与精密工程》2010年第2期102-106,共5页Nanotechnology and Precision Engineering

基  金:国家高技术研究发展(863)计划资助项目(2007AA04Z236);国家自然科学基金资助项目(60501005);天津市科技支撑计划重点项目生物医学工程专项(07ZCKFSF01300);天津市科技支撑计划重点项目国际科技合作专项(08ZCGHHZ00300)

摘  要:为解决功能性电刺激(FES)的电流强度精密控制问题,使电刺激作用效果能准确完成预定的功能动作,利用3层误差后向传递(BP)人工神经网络来整定传统的比例微积分(PID)控制器参数.根据下肢膝关节运动角度准确、稳定、实时地反馈控制FES系统刺激电流强度,并通过PID整体控制过程中偏差的均方根(RMS)值及实际运动轨道与预期运动轨道的偏差值评估其控制效果.实验结果表明:与传统的Ziegler-Nichols整定PID算法相比,新方法控制下的FES系统刺激电流强度偏差可以维持在相对更低的范围内,使膝关节运动轨迹与预设目标更好地吻合,从而保证更为稳定的康复训练效果.To solve the problem of current intensity precision control for functional electrical stimulation(FES)and guarantee its exact stimulation effect to perform preset action,a back-propagation(BP)artificial neural network model with three layers was proposed to tune the parameters of traditional proportional-integral-derivative(PID)controller.Stimulation current intensity of FES system was accurately and stably modulated through a real-time feedback control based on the trajectory of knee joint angle.The control effect was evaluated by the deviation between real and preset trajectory of knee joint angle and the root mean square(RMS)of deviation in PID whole control process.Experimental results show that,in comparison with traditional Ziegler-Nichols tuning PID algorithm,the proposed method gets a lower deviation error of stimulation current intensity for FES system control,which makes the preset trajectory better matching the real trajectory of knee joint angle with more stable rehabilitation training effect.

关 键 词:功能性电刺激 BP神经网络 比例微积分 反馈控制 康复训练 

分 类 号:R318[医药卫生—生物医学工程]

 

参考文献:

正在载入数据...

 

二级参考文献:

正在载入数据...

 

耦合文献:

正在载入数据...

 

引证文献:

正在载入数据...

 

二级引证文献:

正在载入数据...

 

同被引文献:

正在载入数据...

 

相关期刊文献:

正在载入数据...

相关的主题
相关的作者对象
相关的机构对象