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FES脚踏车电机辅助系统的速度控制
以现有FES(functional electrical stimulation,功能性电刺激)脚踏车系统为基础,通过加入辅助电机,实现对FES脚踏车系统的速度控制.采用辨识方法,获得了被控对象的数学模型,并提出一种实用性强且计算量较小的极点配置自校正控制的新方法,设计了专用速度控制器.在matlab/simulink中进行了跟踪性能测试和抗干扰测试,仿真和实验结果表明系统的响应特性和跟踪性能良好,抗干扰能力强.研究结果对工程应用具有较大参考价值.
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心室复极化时程变异的谱分解技术及其临床应用
当今，心血管疾病发病率日益增加，研究者业已致力于从心电信号中提取对心脏疾病能早期诊断、监护及预后评估有价值的信息。心室肌发生病变时，心室复极化时程与RR间期的关系会发生相应变化，且具有明显的特征性。因此有必要建立心室复极化时程与RR间期关系的分析方法，以便对心室复极化时程的生理机制进一步深入研究，并终为心血管疾病的诊治提供新的无创性的方法。 我们利用系统辨识方法建立了心室复极化时程和RR间期系统的动态线性参数模型，利用功率谱分解技术把心室复极化时程的功率谱分解成与生理因素有关和与病理因素有关两种成分，定量描述心肌细胞的受损程度。我们开展了这方面的临床研究工作，分别研究正常人各年龄组间以及正常人(老年组)和病人(老年组)间相应指标的变化。对缺血性心脏病人的研究结果表明，在心室复极化时程变异的功率谱中，与病理因素有关的成分显著增大；而且反映心脏病人心肌细胞状态不可测因素(病理因素)的有色随机噪声的能量亦显著增大。 心室复极化时程与RR间期关系的分析方法，具有无创性和可定量性。随着心室复极化时程与RR间期关系研究的不断深入，将使评价心血管疾病和功能的无创性方法日臻完善，必将对临床心血管疾病的早期诊断、治疗和预后评估等发挥积极的作用。
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鲁棒PID控制策略在FES脚踏车控制系统中的应用及仿真研究
本研究以英国Glasgow大学康复研究中心所提供的三个脊髓损伤患者的实验数据为基础,通过系统辨识获得了被控对象的数学模型,并将鲁棒PID控制算法应用于功能性电刺激脚踏车系统的速度控制,从而实现了鲁棒PID速度控制器设计目的.仿真结果表明,FES脚踏车系统能实现对任意速度轨迹的跟踪,并且轨迹跟踪精度高、抗干扰能力及鲁棒性较强,该算法为FES脚踏车系统速度控制提供了一种新的鲁棒控制策略.
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心率与血压变异性的多变量、多维信号分析进展
心率变异性与血压变异性反映心血管系统自主神经的调制活动,近年研究已向多变量、多维、动态分析方向发展.心率与血压变异性的多变量系统辨识、时频分析及非线性动力学分析等技术方法,将在心血管疾病的危险性预报、病情评估、疗效评价及特种环境医学等领域有更多应用.
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振荡肺功能原理及技术实现
强迫振荡技术是一种无创的呼吸系统力学特性测量技术。通过给呼吸系统施加高频激励信号（通常为4~40 Hz的振荡压力信号），采用系统辨识原理，可实现不同频率、不同气道部位、不同阻力成分的阻抗特性的测量。该文综述了振荡肺功能基本原理、技术实现和临床应用，包括测量原理、激励信号、系统等效模型、辨识算法以及测量系统软硬件基本要求等，并对该技术的发展趋势作了展望。
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用系统辨识研究人体落地冲击时身体组织的被动缓冲特性
目的 探索利用系统辨识寻求人体落地冲击模型中力学元件参数的方法,并结合仿真分析验证其有效性和实用性. 方法将人体简化为带有一个颤摆质量和一个刚性质量的一自由度集中参数物理模型,用状态空间法导出相应的数学模型,采用n4sid子空间系统辨识方法得到广义状态方程,进一步借助约束优化方法求解模型力学元件参数估值.结果 参与缓冲的颤摆质量随落地高度的增加而增大,弹性、阻尼元件参数估值有一适宜的范围,仿真计算输出量与实际人体系统输出量有更好的拟合度.结论 采用系统辨识方法可有效估算两质量-自由度系统模型中反映人体缓冲特性的力学元件参数估值.
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基于头皮层数据估计去骨瓣减压术后头皮表面积的方法
目的:根据CT扫描和头皮层数据,提出一种直接从头皮颅脑三维模型估计去骨瓣减压术后颅骨缺损区头皮表面积的方法.方法:利用Mimics软件将选定病例颅脑CT扫描原始图片导入并重建颅骨和头皮颅脑三维几何模型;然后直接在头皮颅脑三维模型上进行切割、分离,再利用简单的数学计算方法估计去骨瓣减压术后缺损区域相应的头皮表面积;后将本文的估计结果与从颅骨三维模型的估计结果和头皮颅脑二次曲面系统辨识模型获得的理论值进行对比.结果:从颅骨及头皮颅脑三维几何模型估计结果均与系统辨识模型的计算结果一致,但头皮颅脑三维几何模型估计结果与系统辨识模型计算值的接近程度更高.结论:利用头皮颅脑三维模型直接估计去骨瓣减压术后颅骨缺损区域头皮表面积的方法便捷、高效,对后期在颅骨修补术中皮瓣评估的研究和转化应用更具有指导意义.
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基于强迫振荡技术的肺功能测量系统研究
强迫振荡技术是一种通过对呼吸系统施加外部强迫振荡气体,并检测经气道后气体压力和流量变化,结合系统辨识方法来获得呼吸系统阻力特性的主动型肺功能检测技术.本文研制了强迫振荡法的肺功能测量系统,对振荡气体发生单元主要构件、压力和流量传感器选型、振荡气体激励信号的设计以及压力、流量传感信号同步数据采集等进行了深入分析,搭建了基于LabVIEW的软硬件测量系统.基于该测量系统,分析了压力和流量传感器性能,得到了系统振荡压力频响曲线,基于该频响曲线,修正了振荡气体发生单元在各频率点(4 ～ 40 Hz)的压力信号幅度.后,使用主动模拟肺ASL5000进行了呼吸阻抗的模拟测试.测试结果表明,本系统可以正确测量呼吸系统阻抗.
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肝脏血供的血流动力学模型研究
基于血流网络模型理论所建立了肝脏血供的血流动力学数学模型,可用于对人体正常或患病肝脏特殊的双重血供问题进行模拟分析研究.基于临床测试数据,应用系统辨识方法确定肝脏血流模型参数,并针对肝硬化、肝癌的血流异常变化进行血流动力学分析,表明模型能够较好地模拟的肝脏血流变化状况.
