Feedback-Kontrolle des ungestützten Stehens bei Paraplegie. I. Optimaler Kontrollansatz

Dies ist das erste einer Reihe von zwei Arbeiten, die eine Untersuchung zur Machbarkeit der Bereitstellung von künstlichem Gleichgewicht für Paraplegiker durch elektrische Stimulation der gelähmten Muskeln beschreiben. Durch das Abstützen des Körpers oberhalb der Schäfte ist nur eine Stimulation der Plantarflexoren erforderlich. Diese Anordnung verhindert jeglichen Einfluss des intakten neuromuskulären Systems oberhalb der Rückenmarksleison. In dieser Arbeit erweitern wir das Design der Regler zu einem geschachtelten LQG (linear quadratischer Gauß)-Stimulationsregler, der Feedback zum Fußgelenksmoment (innere Schleifen) und Feedback zum Winkel des invertierten Pendels (äußere Schleife) hat. Jede Regelungsschleife wird durch zwei Parameter abgestimmt: das Regelgewicht und die Anstiegszeit eines Beobachters, die zusammen das Verhalten bestimmen. Die geschachtelte Struktur wurde gewählt, weil sie robust ist, trotz Veränderungen der Muskelsysteme (Müdigkeit) und Störungen durch Spastizität.