功能电刺激自行车训练系统的建模和控制
Mingxu Sun1,2, Fangyuan Cheng1, Tingting Wang1
1School of Electrical Engineering, University of Jinan, Jinan, 250022, China.
Scientific reports
|February 22, 2025
概括
这项研究优化了功能电刺激 (FES) 用于骑自行车康复,使用了一种新的控制算法. 适应性系统提高了训练的稳定性和持续时间,提高了患者的治疗结果.
科学领域:
- 康复工程 康复工程
- 生物医学工程 生物医学工程
- 控制系统 控制系统
背景情况:
- 功能电刺激 (FES) 是一种康复技术.
- 目前的FES方法依赖于治疗师的手动,试错调整.
- 这限制了有效康复的最佳刺激模式的确定.
研究的目的:
- 开发一个优化的FES控制系统用于骑自行车康复.
- 通过先进的建模和控制算法,最大限度地提高扭矩效率.
- 提高FES辅助自行车训练的稳定性和持续时间.
主要方法:
- 提出了一种踏板建模方法,以获得最佳的刺激模式.
- 开发了一个复合控制算法,集成了粒子群优化 (PSO),反向传播 (BP) 神经网络和比例积分导数 (PID) 控制.
- 招募了6名参与者进行实验验证.
主要成果:
- 拟议的自适应脉冲宽度控制系统表现出卓越的性能.
- 关键指标包括根平均平方误差 (RMSE) 和平均误差 (AVE) 显示显著改善.
- 与固定或没有控制条件相比,参与者经历了更长的连续训练时间和更稳定的自行车速度.
结论:
- 新的FES控制系统有效地优化了骑自行车的刺激模式.
- 适应性脉冲宽度控制提高了培训效率和FES康复中的用户体验.
- 这种方法为FES辅助自行车训练提供了更稳定,更有效的方法.
