一种功能性电刺激的精密控制方法.docx

(19)中华人民共和国国家知识产权局

(12)发明专利说明书

(10)申请公布号CN102274581A

(43)申请公布日2011.12.14

(21)申请号CN201110131379.6

(22)申请日2011.05.18

(71)申请人天津大学

地址300072天津市南开区卫津路92号

(72)发明人邱爽明东徐瑞王璐綦宏志万柏坤

(74)专利代理机构天津市北洋有限责任专利代理事务所

代理人温国林

(51)Int.CI

A61N1/36

权利要求说明书说明书幅图

(54)发明名称

一种功能性电刺激的精密控制方法

(57)摘要

本发明公开了一种功能性电刺激的精密控制方法，属于利用电脉冲刺激帮助残疾人康复的器械技术领域，所述方法包括以下步骤：通过助行过程的柄反作用矢量HRV预测膝关节角度；利用遗传蚁群算法整定PID参数，获取整定后的PID参数；将所述整定后的PID参数输入到PID控制器中，对所述PID控制器进行整定，利用整定好的PID控制器实时调控FES电流水平强度，获取和预测膝关节角度误差最小的实际膝关节角度。本发明提供了一种全新的功能电刺激精密控制技术，该项发明可有效地提高FES系统准确性和稳定性，并获得可观的社会效益和经济效益。

法律状态

法律状态公告日

法律状态信息

法律状态

2013-07-10

授权

授权

2012-02-01

实质审查的生效

实质审查的生效

2011-12-14

公开

公开

权利要求说明书

1.一种功能性电刺激的精密控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步 骤：

(1)通过助行过程的柄反作用矢量HRV预测膝关节角度；

(2)利用遗传蚁群算法整定PID参数，获取整定后的PID参数；

(3)将所述整定后的PID参数输入到PID控制器中，对所述PID控制器进行 整定，利用整定好的PID控制器实时调控FES电流水平强度，获取和预测膝关 节角度误差最小的实际膝关节角度；

其中，步骤(1)中的所述膝关节角度具体为：

M＝L(HRV)

M表示膝关节角度、L表示HRV与M之间的关系，L＝M(HRV)sup-1/sup，

初始化权值ω和阈值θ，把所有权值和阈值都设置成较小的随机数；

提供训练样本n个HRV变量HRV1，…，HRVn和n个M变量，M1，…， Mn，共n(i＝1，…，n)对训练值的数据集；

根据S型逻辑非线性函数f(x)＝1/(1+esup-x/sup)、公式和公式计算各隐含层的输出x′subj/sub和输出层的输出值 ysubk/sub，输入节点的输出等于其输入，假设输入层有m个单元，隐含层有msub1/sub个单元， 输出层有p个单元，使用递归算法从所述输出层开始逆向传播误差直到第一隐 含层，并用wsubij/sub(t+1)＝wsubij/sub(t)+ηδsubj/subxsubi/sub调整权值：其中，wsubij/sub(t)表示在时间t由隐含层节点 i到输出层节点j的权值；xsubi/sub表示节点i的输出；ηδsubj/subxsubi/sub表示增益项；δsubj/sub表示节点j的 误差项；

对于第i个HRV作为输入得到的输出Y和对应的目标输出，其误差平方和 为：

mathsmathmrowmsubmiE/mimii/mi/msubmo=/momfracmn1/mnmn2/mn/mfracmrowmo(/momunderovermiSigma;/mimrowmik/mimo=/momn0/mn/mrowmrowmin/mimo-/momn1/mn/mrow/munderovermsupmrowmo(/momsubmid/mimik/mi/msubmo-/momsubmiy/mimik/mi/msubmo)/mo/mrowmn2/mn/msupmo)/mo/mrow/mrow/math/maths

系统平均误差为：

mathsmathmrowmiE/mimo=/momunderovermiSigma;/mimrowmii/mimo=/momn0/mn/mrowmin/mi/munderovermsubmiE/mimii/mi/msubmo=/momfracmn1/mnmrowmn2/mnmin/mi/mrow/mfracmrowmo(/momunderovermiSigma;/mimrowmik/mimo=/mom