7034

7034

كنترل زاوية مفصل زانوي پا به شيوة كنترل لغزشي بااستفاده از تحريك الكتريكي عملكردي

كارشناسي ارشد

مهندسي برق

دكتر عباس عرفانيان اميدوار

كنترل زاوية مفصل زانوي پا به شيوة كنترل لغزشي با استفاده از تحريك الكتريكي عملكردي استاد راهنما: دكتر عباس عرفانيان اميدوار دانشجو: ميرمهدي ابراهيمپور چكيده آسيبديدگي سيستم عصبي كه در بيشتر موارد ناشي از ضايعات نخاعي و صدمات مغزي است، ميتواند باعث مختل شدن انتقال پيامهاي عصبي و فلج شدن اندام شخص شود. مهمترين عوارض ايجاد شده در اندام فلج عبارتند از خشكي مفاصل، گرفتگيهاي عضلاني، دردهاي عصبي شديد، پوكي استخوان و زخم بستر. در صورت سالم ماندن بافتهاي عضلاني و شاخههاي عصبي متصل به آنها در عضو فلج، ميتوان با استفاده از تحريك الكتريكي عملكردي، عضلات را دوباره فعال كرده و اندام از كار افتاده را مجددًا به حركت واداشت. با اين كار هم قسمتي از تواناييهاي حركتي از دست رفته بازيابي ميشود و هم عوارض بعد از فلج به طرز چشمگيري كاهش پيدا ميكنند. كنترل حركت بوسيلة تحريك الكتريكي در اشخاص فلج، يكي از زمينههاي مهم تحقيقاتي در مهندسي عصبي است. براي آنكه بتوان عضو فلج را بصورت كنترلشده و مطابق با يك الگوي مرجع حركت داد، كنترلكننده بايد ميزان انقباض عضلات آن عضو را بوسيلة تغيير شدت تحريك اعمال شده، تنظيم نمايد. اين سيستمهاي كنترل بايد بصورت حلقه بسته طراحي شده و با وجود عوارض بعد از فلج و خصوصيات غيرخطي و متغير با زمان عضلات، عملكردي پايدار و مقاوم داشته باشند. با استفاده از روش كنترل لغزشي كه يكي از روشهاي "كنترل با ساختار متغير" است، ميتوان تحت شرايط خاصي پايداري حلقة كنترل و مقاوم بودن آن را در برابر اغتشاشها و عدم قطعيتهاي مدل، تضمين نمود. طي چند دهة اخير اين روش بدليل ساده بودن پيادهسازي، جايگاه ويژهاي در كنترل مقاوم داشته است. روش كنترل لغزشي، عليرغم مهمترين مشكل آن موسوم به چترينگ، ميتواند انتخاب مناسبي براي كنترل حركت اندامهاي فلج باشد. بيترديد، انجام حركات پيچيده مانند ايستادن، راه رفتن و ركابزدن، كيفيت زندگي ناتوانان حركتي را بهبود ميبخشد. متداولترين شيوة كنترل اينگونه حركات، كنترل زاوية مفاصل اصلي درگير در انجام حركت است. در اين تحقيق، عملكرد گروهي از كنترلكنندههاي زاوية مفصل زانو كه تنها با استفاده از روشهاي سادة كنترل لغزشي طراحي شدهاند، مورد ارزيابي قرار گرفته است. پيادهسازي تمام كنترلكنندههاي مورد بررسي، بصورت بلادرنگ و در محيط سيمولينك انجام شده است. نتايج عملي حاكي از آن هستند كه حتي با وجود نويز اندازهگيري در سنجش زاويه، ميتوان به روش كنترل لغزشي حركت مفصل زانو را با دقت قابل قبولي كنترل نمود. عدم استفاده از مدلهاي پيچيده، شبكههاي عصبي و منطق فازي، طرح نهايي را ساده كرده و باعث شده است تا بتوان در تمام شرايط پايداري حلقة بسته را به كمك روابط رياضي ساده اثبات نمود. با استفاده از سطح لغزش جبران شده در طرح كنترلكنندة لغزشي مرتبة دوم با رؤيتگر اغتشاش، رژيم لغزش واقعي مرتبة دوم در حلقة كنترل برقرار شده است. اين وضعيت در عمل باعث پايداري حلقة بسته و مقاوم بودن آن در برابر اغتشاش شده است.