نوع مقاله : مقاله کامل پژوهشی
نویسندگان
1 استادیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی مکانیک و صنایع، دانشگاه آزاد اسلامی واحد قزوین
2 استاد، گروه مهندسی و فیزیک پزشکی، دانشکده پزشکی، دانشگاه علوم پزشکی شهید بهشتی
3 استادیار، گروه مهندسی پزشکی، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه شاهد
4 استادیار، گروه بیوالکتریک، دانشکده مهندسی پزشکی، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی
چکیده
در این مطالعه از یک مدل ساده آونگ واژگون با کنترلکننده تناسبی-انتگرالگیر- مشتقگیر دارای بازخورد تأخیری برای مدلسازی سیستم کنترل وضعیت و شبیهسازی الگوهای نوسانهای وضعیتی بهره گرفته شده است. هدف این بوده تا به جای استفاده از شاخصهای متداول ارزیابی نوسانهای وضعیتی که عمدتاً تعاریفی کیفی از سیستم کنترل وضعیت ارائه میدهند، با بهرهگیری از این مدل بتوان به اطلاعاتی درباره نحوه عملکرد سیستم کنترل وضعیت دست یافت. با استفاده از اطلاعات و یافتههای تجربی و بهکارگیری الگوریتم ژنتیک، ضرایب مدل به گونهای تعیین شدند که نتایجی مشابه با نتایج شاخصهای مرسومِ ارزیابی نوسانهای وضعیتی سیستمهای کنترل وضعیت طبیعی و تغییریافته ایجاد کنند. ضرایب بهکار گرفته شده در مدل و کنترلکننده، تعابیر معناداری منطبق بر ذات سیستم کنترل وضعیت مییابند که زوال این سیستم به واسطه ضایعات عصبی-عضلانی، آنها را هدف قرار میدهد. نتایج این مطالعه نشان دادند که اگرچه مدلهای ساده سیستم کنترل وضعیت قادر به بیان پیچیدگیهای سیستم کنترل وضعیت و تعامل بین اجزاء سیستم نیستند ولی میتوانند به درک بهتر نحوه عملکرد سیستم کنترل وضعیت، ویژگیهای کلّی آن و نحوه تغییرات آنها کمک کنند.
کلیدواژهها
موضوعات
عنوان مقاله [English]
Analysis of Postural Control System Degeneration Using an Inverted Pendulum Model with PID Controller and Delayed Feedback
نویسندگان [English]
- Hamed Ghomashchi 1
- Ali Esteki 2
- Ali Motie Nasrabadi 3
- Fereydoun Nowshiravan Rahatabad 4
1 Assistant Professor, Department of Mechanical Engineering, Faculty of Mechanical and Industrial Engineering, Islamic Azad University, Qazvin Branch
2 Professor, Department of Medical Physics and Engineering, Faculty of Medicine, Medical Campus, Shahid Beheshti University
3 Assistant Professor, Department of Biomedical Engineering, Faculty of Engineering, Shahed University
4 Assistant Professor, Department of Biomedical Engineering, Science and Research Branch, Islamic Azad University
چکیده [English]
In this study a simple inverted pendulum model with PID controller and delayed feedback is used to model standing-still postural control system for the purpose of achieving useful information about its underlying control structure. Using the Genetic algorithm and an experimental study results, the model and the controller parameters were estimated in a way that the model mimics real experimental sway patterns. The controller parameters found meaningful interpretations and it is shown that degeneration of postural control system affects the values of the parameters. Our findings indicate that although the simple models are not able to describe complexities of postural control system and interactions between its components, they can help us to improve our understanding of postural control system, its performance, its features and the way that the features change.
کلیدواژهها [English]
- Modeling
- Postural control system
- genetic algorithm
- Neuromuscular impairments
- Postural sway patterns