遗传算法整定PID控制器在下肢电刺激康复训练中的应用

比例微积分(PID)算法是根据系统检测或操作偏差,利用比例、积分、微分运算获得所需调节量以对系统进行反馈控制,因其操作极为方便而广泛用于工程实践。其核心技术是精密确定PID的比例、积分、微分系数。在功能性电刺激应用中,由于PID的稳定性好、工作可靠,对肌肉的复杂性和时变性不敏感,所以得到了广泛的应用。由于功能性电刺激(FES)对于系统反馈控制的鲁棒性要求更为严格,故对于PID实施控制提出更高的要求。利用遗传算法(GA)进行PID控制系数的整定,并尝试用于下肢膝关节角度运动的FES控制,使之能按预定轨迹完成康复动作。对6名受试者进行刺激实验的结果表明:与传统的Ziegler-Nichols整定PID算法相比,基于遗传算法整定的PID算法控制下FES系统偏差可以维持在相对更低范围内以使膝关节运动轨迹与预设目标更好地吻合,从而保证更为稳定的康复训练效果。