功能性电刺激中PID参数的双源特征融合蚁群整定方法发明专利.pdfVIP

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN101837164A*

(12)发明专利申请

(10)申请公布号CN101837164A

(43)申请公布日2010.09.22

(21)申请号201010184209.X

(22)申请日2010.05.27

(71)申请人天津大学

地址300072天津市南开区卫津路92号

(72)发明人明东张广举刘秀云朱韦西

邱爽万柏坤

(74)专利代理机构天津市北洋有限责任专利代

理事务所12201

代理人刘国威

(51)Int.Cl.

A61N1/36(2006.01)

权利要求书2页说明书9页附图3页

(54)发明名称

功能性电刺激中PID参数的双源特征融合蚁

群整定方法

(57)摘要

本发明涉及以电脉冲刺激进行肢体康复的器

械领域。为实现准确稳定实时地控制FES系统地

电流强度，有效地提高FES系统准确性和稳定性，

本发明采用的技术方案是：功能性电刺激中PID

参数的双源特征融合蚁群整定方法，包括下列步

骤：首先，利用助行过程的肌肉模型HRV预测膝关

节角度；其次，利用蚁群算法整定PID参数，实时

调控FES电流水平强度；采用蚁群算法对PID参

数进行控制，如未达到预期目标继续寻优；在新

的PID系数下计算系统输出及其与肌肉模型HRV

的偏差后再进入下一步蚁群算法的自学习与加权

系数自调整；反复前一步骤，实现PID控制参数的

自适应在线整定，并用于FES系统。本发明主要应

用于整定PID参数。

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CN101837164A权利要求书1/2页

1.一种功能性电刺激中PID参数的双源特征融合蚁群整定方法，其特征是，包括下列

步骤：

首先，利用助行过程的肌肉模型HRV预测膝关节角度；

其次，利用蚁群算法整定PID参数，实时调控FES电流水平强度，其整定流程为：首先根

据PID的三个决策变量K、K和K取值范围的上下界，确定包括蚁群群体规模、有哪些信誉好的足球投注网站空间维

pid

数的参数，并对其进行编码，然后利用通过实际关节角度与肌肉模型HRV输出关节角度的

相应关系作为适度评价函数计算的适应度值；采用蚁群算法对PID参数进行控制，即确定

蚁群算法的参数设置，利用蚂蚁随机有哪些信誉好的足球投注网站使其变量优化PID的K、K和K三个系数，利用适

pid

应度函数调节蚂蚁每次寻索路径以及判断是否达到预设目标，如达到预设目标，计算最终

最佳的位置即得PID的K、K和K三个系数，如未达到预期目标继续寻优，直到达到预设目

pid

标；在新的PID系数下计算系统输出yout及其与肌肉模型HRV的偏差后再进入下一步蚁群

算法的自学习与加权系数自调整；

反复前一步骤，最终实现PID控制参数的自适应在线整定，并用于FES系统。

2.根据权利要求1所述的一种功能性电刺激中PID参数的双源特征融合蚁群整定方

法，其特征是，实际关节角度与肌肉模型HRV输出关节角度的相应关系为：

L＝M×HRV-1(3)

M表示膝关节角度，HRV表示使用者施加在步行器上力的柄反作用矢量，L表示HRV与

M之间的关系，采用偏最小二乘回归的