智能假腿的ＣＭＡＣ控制與實例仿真

摘　　　要：針對智能假腿系統(tǒng)模型的非線性與參數(shù)的不確定性等系統(tǒng)特性，提出了一種基于小腦模型神經(jīng)網(wǎng)絡控制（ＣＭＡＣ）的假腿實時智能控制方法。該方法首先根據(jù)一種自制的假肢膝關節(jié)自適應結構，建立了智能假腿擺動相動力學數(shù)學模型，以描述智能假腿膝關節(jié)阻尼器控制參數(shù)與擺動運動參數(shù)之間的直接耦合關系。以此動力學模型為控制對象，設計了一種基于ＰＤ�玻茫停粒玫募偻认到y(tǒng)智能控制器，并進行了實例仿真。仿真結果表明，假腿膝關節(jié)可以很快（約在０５ｓ時間內(nèi)）跟蹤好目標曲線，具有良好的實時性與精度；此外，膝關節(jié)阻尼器針閥開口位置與相應的假腿膝關節(jié)的角速度變化具有明顯的負相關性；可以通過對假腿阻尼器針閥開口位置的調(diào)節(jié)，達到假腿跟蹤健康腿擺動步態(tài)的目的。

關　鍵　詞：智能假腿；動力學模型；小腦模型控制器

引　      言：研究一種可以近似模擬人腿生物力學系統(tǒng)中的關鍵特性—膝關節(jié)的自適應特性的智能假腿（Ｉｎｔｅｌ��
ｌｉｇｅｎｔＰｒｏｓｔｈｅｔｉｃＬｅｇ，ＩＰＬ）系統(tǒng)，對提高假肢的安全性與舒適性、改善截肢患者的生活質(zhì)量具有重要意義。在假腿的智能控制方面，國內(nèi)外對智能控制的假肢應用還不多見。理論研究基本集中在一般模糊控制、普通ＢＰ神經(jīng)網(wǎng)絡控制、專家控制等智能控制方法［１�玻常荩�更復雜的復合智能控制方法還基本未實際應用。ＩＰＬ系統(tǒng)模型的非線性、環(huán)境（路況）與不同假肢穿戴者參數(shù)的不確定性等特征，確定了應該把假肢系統(tǒng)作為一個復雜系統(tǒng)來研究［４�玻担荩�其不但需要在理論上進行復雜非線性建模，而且需要引入更有效的智能技術進行系統(tǒng)控制。本文將研究一種保證ＩＰＬ步態(tài)時相對稱性的生物動力學模型的ＰＤ�玻茫停粒米赃m應控制方法。

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