基于步态数据的下肢康复机器人控制设计

来源 :控制工程 | 被引量 : 0次 | 上传用户:titanium2002
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为了使下肢康复机器人的辅助康复训练更加符合人体运动特性,为下肢运动功能障碍的患者提供更加安全、有效的康复训练,提出一种基于人体步态数据和径向基函数(RBF)神经网络的下肢康复机器人控制策略.首先,以三维动作捕捉系统获取的健康人体步态数据为系统的期望输入;其次,通过RBF神经网络自适应控制器产生驱动机器人关节运动的力矩,使机器人的运动轨迹跟踪期望轨迹;然后,采用基于前馈控制的校正模型对机器人的输入力矩进行补偿校正,达到实时校正的目的 ,从而实现更好的跟踪效果;最后,通过基于实验数据的仿真结果,验证了该方法的可行性和有效性.
其他文献
针对四翼飞行器飞行中的综合干扰和轨迹跟踪的预定性能问题,在基于飞控系统双闭环结构的基础上设计出新型预设性能反演控制算法,实现了高精度轨迹快速跟踪控制目标.首先,将飞控系统动力学模型进行解耦,构造出位置环和姿态环的双闭环控制结构;再依据有限时间性能函数对飞控系统变量误差进行坐标变换,转换成具有稳态和动态性能要求的系统变量;然后,运用反演控制算法结合非线性指数观测器估计综合干扰,以此求出总控制律.最后,通过仿真实验验证了控制算法的有效性和实用性.
为优化无人艇航行的路径,在传统萤火虫算法的基础上,对算法进行了改进,提出了一种改进混沌萤火虫算法,并应用于水面无人艇安全航行的路径规划中.首先采用栅格法构建出环境模型,将萤火虫算法的目标函数定义为移动的步数,并且重新定义了萤火虫距离、相对亮度公式和移动方式.接下来,在原算法的基础上,利用混沌萤火虫算法进行了优化,提高算法的局部搜索能力和鲁棒性.通过对目标函数测试与路径规划仿真对提出的算法进行了验证,相比较其他几种智能算法,该算法收敛速度更快,性能更优,是一种安全有效的无人艇路径规划方法.
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研究了多智能体群集系统协同分群控制问题.借鉴蚁群算法,依据虚拟领导者的子群规模需求、个体与虚拟领导者的相对运动方向和个体周围邻居的虚拟领导者选择设计协同分群策略,实现了群体基于局部信息按虚拟领导者的子群规模需求进行协同分群的目的 ,并且在满足子群规模需求的前提下减少了群体在分群过程中的结构和速度调整,加快了子群的速度协调过程和结构稳定过程.基于李雅普诺夫稳定性定理和拉塞尔不变性原理进行了稳定性分析,并利用仿真实验验证了方法的有效性.
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运用扩展状态估计方法解决有色噪声下非线性网络化系统的非脆弱状态估计问题.设计了一种能有效克服非线性干扰、有色噪声、测量信息传输带宽受限及增益扰动的状态估计器,得到了估计误差协方差上界.首先,利用测量值组差法处理测量有色噪声问题,构造新的测量方程,使用新的测量方程进行状态估计;其次,构建round-robin传输协议,降低测量信息在网络交流中受到带宽影响的可能性,同时减少通信负载;然后,通过设计非脆弱估计器,增加系统参数的鲁棒性;最后,通过运用扩展状态估计器,主动估计系统非线性项,使用非线性动态变化率的边界
构造了一类新的三维连续自治混沌系统,该系统含有三个非线性项,其中一项是指数小于1的复合幂函数,给出了系统的混沌吸引子相图,对系统的耗散性、吸引子的存在性、平衡点的稳定性、Lyapunov指数特性进行了动力学分析.结果 表明此系统具有混沌特性,具有复杂的动力学行为且对系统参数具有敏感性,进行了混沌系统的电路设计,从而进一步说明了提出的系统具有丰富的动力学特性以及有效性.
以垂直起降(VTOL)倾转翼无人机为研究对象,优化了总能量控制系统(TECS)的核心算法,实现了固定翼模式下的大包线纵向解耦控制,同时设计了垂向速度限幅调节策略和失速保护策略,提高了无人机的飞行安全,降低了工程应用中参数适配的复杂性.经过仿真验证、平原试飞和高原试飞验证,解决了高度控制和速度控制的超调,高度轨迹跟踪误差减小了19.9%,垂向速度限幅调节策略有效.失速保护策略只进行仿真测试,通过强突风干扰诱发失速保护,无人机迅速增大空速,保证了飞行安全.
近年来各大电商平台的不定期优惠活动导致需求激增的现象出现,激增需求下的网络设计问题成为了第四方物流(4PL)运作模式下一个新的挑战性问题.针对这一问题,基于对激增需求的刻画,建立了激增需求下4PL网络设计的数学模型.由于该问题的NP-hard特性,采用自适应策略粒子群算法进行求解.并针对粒子群算法后期局部搜索能力不足,提出了迭代变邻域搜索策略,进而提出了嵌入迭代变邻域搜索的自适应策略粒子群算法,最后采用三组不同规模的算例进行仿真实验,验证了所提算法的有效性和优越性.
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