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

在康复医学领域，下肢康复外骨骼（LLRE）对于中风患者的康复起着至关重要的作用。然而，要实现对LLRE的有效控制并非易事，因为在实际应用中存在模型不确定性和外部干扰等问题。本文将详细介绍两种控制策略：经典计算扭矩控制器（CTC）和鲁棒计算扭矩控制器（RCTC），并对其原理和稳定性进行分析。

1. 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，由于模型不确定性和外部干扰的存在，获取LLRE的精确动态是一个复杂的步骤。因此，将方程（13）改写为：
[M S^{ }(q) \ddot{q} + N(q, \dot{q}) = \tau]
其中，不确定性项可以表示为：
[M^{ }(q) = M_0^{ }(q) + \Delta M^{ }(q)]
[N(q, \dot{q}) = N_0(q, \dot{q}) + \Delta N(q, \dot{q})]

2. 经典计算扭矩控制器（CTC）

计算扭矩控制是一种有效的运动控制方法，具有全局渐近稳定性。经典计算扭矩控制器（CTC）的控制目标是设计控制输入，使LLRE的关节轨迹达到期望的轨迹。

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

因此，