膝-踝动力型假肢解耦控制研究

Decoupling control of knee-ankle active transfemoral prosthesis

目的:膝-踝假肢的动力学模型是一个高阶、非线性、强耦合的系统。假肢膝踝关节运动之间存在耦合性,这种耦合性会导致系统控制效果不理想,甚至不可控。需设计解耦器简化膝-踝假肢系统动力学模型,降低假肢关节间的耦合度,提高系统的控制效果。方法:首先根据拉格朗日方程分别建立下肢假肢支撑步态阶段与摆动步态阶段的动力学模型;然后设计积分型解耦器,在假肢动力学模型之前串联积分型解耦器,将假肢模型简化成多个单输入、单输出的系统;最后利用自适应迭代学习控制算法对解耦前后的膝-踝假肢的各关节运动轨迹进行跟踪。结果:解耦后的膝-踝假肢系统收敛速度加快且收敛误差降低。结论:积分型解耦器可以简化假肢系统动力学模型,降低假肢关节间的耦合度,提高系统的控制效果。