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at - Automatisierungstechnik

Methoden und Anwendungen der Steuerungs-, Regelungs- und Informationstechnik

[AT - Automation Technology: Methods and Applications of Control, Regulation, and Information Technology
]

Editor-in-Chief: Jumar, Ulrich


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ISSN
2196-677X
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Volume 59, Issue 10

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Gelenkwinkelregelung durch Elektrostimulation eines antagonistischen Muskelpaares

Christian Klauer / Thomas Schauer
  • 1 Technische Universität Berlin, Fakultät IV — Elektrotechnik und Informatik, Berlin, Deutschland
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/ Jörg Raisch
  • 2 Technische Universität Berlin, Fakultät IV — Elektrotechnik und Informatik, Berlin, Deutschland
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Published Online: 2011-10-12 | DOI: https://doi.org/10.1524/auto.2011.0955

Zusammenfassung

Dieser Beitrag beschreibt einen neuen Ansatz zur kaskadierten Positionsregelung menschlicher Extremitäten unter Elektrostimulation, welcher auch eine Rückführung der Beschleunigung in Form eines Störgrößenbeobachters verwendet. Bei der Stimulation eines antagonistischen Muskelpaares kann dieser Regelungsansatz unerwünschte Effekte, die durch eine nicht exakt bekannte Totzone in der muskulären Aktivierung hervorgerufen werden, deutlich reduzieren. Der Reglerentwurf basiert auf einem stark vereinfachten neuro-muskulären Modell, das mit geringem Aufwand an den Probanden angepasst werden kann.

Abstract

This contribution presents a new approach to human arm position control under electrical stimulation that employs an acceleration feedback. During stimulation of antagonistic muscle pairs, this approach can noticeably reduce negative effects that are caused by an uncertain dead-zone within the muscular activation. The acceleration controller, realised using a disturbance observer, represents the lowest level of a cascaded control scheme. On higher levels the angle and the velocity are controlled. The overall control design is based on a highly simplified neuro-muscular model, which can be easily adapted to different subjects.

Keywords: funktionelle Elektrostimulation (FES); Beschleunigungsregelung; Störgrößenbeobachter; Totzone

About the article

* Correspondence address: Technische Universität Berlin, Fakultät IV — Elektrotechnik und Informatik, Einsteinufer 17, FB Regelungssysteme, 10587 Berlin,


Published Online: 2011-10-12

Published in Print: 2011-10-01


Citation Information: at - Automatisierungstechnik Methoden und Anwendungen der Steuerungs-, Regelungs- und Informationstechnik, Volume 59, Issue 10, Pages 629–637, ISSN (Print) 0178-2312, DOI: https://doi.org/10.1524/auto.2011.0955.

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