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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

12 Issues per year


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2196-677X
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Volume 61, Issue 9

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Iterativ Lernende Regelung mit variabler Zykluslänge für FES-basierte Kompensation einer Fußheberschwäche / Iterative Learning Control with Variable Pass Length applied to FES-based Drop Foot Treatment

Thomas Seel / Thomas Schauer / Jörg Raisch
Published Online: 2013-09-12 | DOI: https://doi.org/10.1524/auto.2013.0065

Zusammenfassung

Mit funktioneller Elektrostimulation kann die Dorsalflexion des Fußes in der Schwungphase des Ganges unterstützt und dadurch eine Fußheberschwäche kompensiert werden. Um eine möglichst natürliche Fußwinkeltrajektorie zu generieren, wird eine iterativ lernende Regelung eingesetzt. Dieser Artikel betrachtet die Abhängigkeit eines verfrühten Aufsetzens des Fußes vom Stimulationsprofil des jeweiligen Schrittes und untersucht die sich daraus ergebende verkoppelte Lern- und Zykluslängendynamik. Dazu werden zunächst geeignete theoretische Konzepte diskutiert, anhand derer dann der Reglerentwurf erfolgt. Abschließend wird experimentell das erreichte Konvergenzverhalten untersucht.

Summary

Functional electrical stimulation can be used to support the dorsiflexion of the foot during the swing phase of gait. Iterative learning control is employed to generate natural foot angle trajectories. In this article we consider early ground contact due to insufficient stimulation and study the resulting coupled dynamics of the error and the pass length. First, adequate theoretical concepts are discussed, which are then used for controller design. Finally, the achievable convergence properties are analyzed experimentally.

Schlagwörter : Iterativ lernende Regelung; iterativ lernende Steuerung; variable Zykluslängen; monotone Konvergenz; funktionelle Elektrostimulation; Fußheberschwäche; Medizintechnik

Keywords : Iterative learning control; variable pass length; monotonic convergence; functional electrical stimulation; drop foot syndrome; biomedical engineering

About the article

Thomas Seel

Dipl.-Ing. Thomas Seel hat Systemtechnik und technische Kybernetik an der OvGU Magdeburg und der UCSB studiert und ist seit 2010 am Fachgebiet Regelungssysteme der TU Berlin. Hauptarbeitsgebiete: Theorie und Anwendung von ILC in der Biomedizintechnik und Inertialsensorbasierte Bewegungsanalyse. Adresse: Fachgebiet Regelungssysteme, Einsteinufer 17 EN11, D-10587 Berlin

Thomas Schauer

Dr. Thomas Schauer ist wissenschaftlicher Mitarbeiter und Leiter der Arbeitsgruppe Technische Assistenzsysteme in der Medizin am Fachgebiet Regelungssysteme an der Technischen Universität Berlin. Hauptarbeitsgebiete: Mess- und Automatisierungstechnik in der Medizin, Neurologische Rehabilitation. Adresse: Fachgebiet Regelungssysteme, Einsteinufer 17 EN11, D-10587 Berlin

Jörg Raisch

Prof. Dr.-Ing. Jörg Raisch leitet das Fachgebiet Regelungssysteme an der Fakultät für Elektrotechnik und Informatik der TU Berlin. Er ist externes wissenschaftliches Mitglied des Max- Planck-Instituts für Dynamik komplexer technischer Systeme in Magdeburg und leitet dort die Fachgruppe System- und Regelungstheorie. Adresse: Fachgebiet Regelungssysteme, Einsteinufer 17 EN11, D-10587 Berlin


Published Online: 2013-09-12

Published in Print: 2013-09-01


Citation Information: at - Automatisierungstechnik, Volume 61, Issue 9, Pages 630–637, ISSN (Online) 2196-677X, ISSN (Print) 0178-2312, DOI: https://doi.org/10.1524/auto.2013.0065.

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[1]
Ch. Hopmann, D. Abel, J. Heinisch, and S. Stemmler
Production Engineering, 2017, Volume 11, Number 2, Page 97
[2]
M. Valtin, T. Seel, J. Raisch, and T. Schauer
IFAC Proceedings Volumes, 2014, Volume 47, Number 3, Page 6587

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