功能性电刺激(Functional electrical stimulation,FES)是一种重建肢体运动功能的神经康复技术,具有易于使用、便携、促进血液循环、防止肌肉萎缩等优点。由于人体肌肉骨骼系统是非常复杂的系统,存在高度非线性、参数时变、内外扰动,以及肌肉疲劳等特点,使得FES开环控制系统在多次重复运动之后控制精度下降,甚至无法完成预期的运动。因此,本文设计了一个FES运动康复的闭环控制系统,并补偿参数时变、内外扰动以及肌肉疲劳对系统性能的影响。本文从以下几个方面展开了相关研究:(1)建立了电刺激下膝关节肌肉骨骼系统的数学模型,设计了一种神经网络滑模控制算法。该算法基于采用边界层法消除抖振的等效滑模控制,使用径向基神经网络在线估计系统的建模误差、参数时变、肌肉疲劳等不确定特性,并通过多组仿真验证了算法的有效性。(2)基于上述理论分析,搭建了FES运动控制平台,对主要的人体肌肉骨骼系统的参数进行了辨识,设计了多组人体电刺激实验验证了控制算法对参数时变、外部扰动、肌肉疲劳的自适应补偿能力。(3)在单肌肉电刺激的基础上,进一步开展了主动肌-拮抗肌共同刺激的膝关节运动控制研究。基于主动肌-拮抗肌交互激活原理,设计了应用于主动肌-拮抗肌共同刺激的膝关节运动控制算法,并通过多组仿真和人体电刺激实验共同验证了本文所提出的控制算法的有效性。