7、中风患者下肢康复外骨骼的控制策略解析

中风患者下肢康复外骨骼的控制策略解析

1. 引言

下肢康复外骨骼（LLRE）对于中风患者的康复至关重要。然而，在实际应用中，由于模型不确定性和外部干扰的存在，获取LLRE的精确动态模型是一个复杂的过程。本文将介绍两种控制解决方案：经典计算力矩控制器（CTC）和鲁棒计算力矩控制器（RCTC），并对其进行详细分析。

2. 动态模型与不确定性处理

在接触地面的情况下，LLRE的精确动态模型由方程（13）表示。但在实时系统应用中，为了简化处理，将方程（13）改写为：
[M S^{ }(q) \ddot{q} + N(q, \dot{q}) = \tau] （15）
其中，不确定性项可以表示为：
[
\begin{cases}
M^{ }(q) = M_0^{ }(q) + \Delta M^{ }(q) \
N(q, \dot{q}) = N_0(q, \dot{q}) + \Delta N(q, \dot{q})
\end{cases}
] （16）（17）

3. 经典计算力矩控制器（CTC）

计算力矩控制是一种有效的运动控制方法，具有全局渐近稳定性。CTC的控制目标是设计控制输入，使LLRE的关节轨迹达到期望轨迹。

3.1 动态模型

当LLRE没有模型不确定性和外部干扰时，动态模型在摆动阶段为：
[M_0(q) \ddot{q} + N_0(q, \dot{q}) = \tau] （18）
在站立阶段为：
[M_0 S^{*}(q) \ddo