功能性电刺激中PID参数的双源特征融合蚁群整定方法

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。

主权项

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Kp、Ki和Kd取值范围的上下界，确定包括蚁群群体规模、搜索空间维数的参数，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，利用蚂蚁随机搜索使其变量优化PID的Kp、Ki和Kd三个系数，利用适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Kp、Ki和Kd三个系数，如未达到预期目标继续寻优，直到达到预设目标；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。