基于观察者的分数顺序的动态终端滑动模式控制,用于下肢截肢者的活性减震假肢

科学领域:

• 生物医学工程 生物医学工程
• 控制系统 控制系统
• 机器人技术 机器人技术 机器人技术

背景情况:

• 下肢假肢 (LLP) 正在超越机械设计,发展成为可控设备.
• 在适应LLP复杂的机动和减轻振动以保持残余四肢舒适方面仍然存在挑战.
• 有效的控制策略对于提高活跃的LLP用户流动性,效率和步行质量至关重要.

研究的目的:

• 为活跃的下肢假肢提出一个新的分数级动态终端滑动模式控制器 (FDTSMC).
• 为了增强残余四肢软组织的振动隔离和冲击吸收.
• 为了确保稳定和直观的控制,尽管非理想的执行器动态和外部干扰.

主要方法:

• 开发一个分数顺序的动态终端滑动模式控制器 (FDTSMC).
• 滑动表面的设计,以实现快速的有限时间收和减轻喋喋不休.
• 增加一个观察者来估计不确定性,并补偿执行器非线性 (死区,歇斯底里).
• 闭环系统的利亚普诺夫稳定性分析.

主要成果:

• 在FDTSMC有效地隔离残余的肢体软组织从振动和加速.
• 实现了系统状态的快速有限时间趋同,并大大减少了聊天.
• 增强观察器成功地弥补了模型非线性动力学和在非理想的执行器条件下的干扰.
• 相对研究表明,与传统的SMC和动态SMC方法相比,步态的冲击吸收性能优越.

结论:

• 拟议的FDTSMC提供了一个可靠,稳定和直观的控制策略,用于活动下肢假肢.
• 这个控制器通过增强冲击吸收,显著提高了截肢者的步行质量和舒适度.
• 观察员的整合有效地解决了非理想执行器所带来的实际挑战,确保了强大的性能.