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Previous issue date: 2016-07-08 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / A lesão da medula espinhal é um dos mais graves acometimentos que pode afetar o ser humano. A Estimulação Elétrica Funcional (FES - Functional Electrical Stimulation) tem sido utilizada para auxiliar no restabelecimento de funções motoras em paraplégicos. Este projeto faz parte de um estudo multidisciplinar que tem por objetivo implementar um sistema de estimulação elétrica funcional para controlar a posição da perna de paraplégicos utilizando controlador Linear Quadrático Gaussiano (LQG) com o princípio de recuperação da malha objetivo (Loop Transfer Recovery – LTR), conhecido como LQG/LTR. A plataforma de testes utilizada é composta por um estimulador elétrico neuromuscular de 8 canais, uma cadeira instrumentada com sensores de posição, velocidade e aceleração angulares, um dispositivo NI myRIO e uma interface desenvolvida no software LabVIEW. Um modelo de segunda ordem, chamado de modelo nominal e um modelo de terceira ordem com um zero e atraso, chamado de modelo real, foram utilizados para representar o movimento de extensão da perna resultante da aplicação da FES. O controlador LQG/LTR foi utilizado para recuperar as propriedades do Filtro de Kalman como comportamento global do sistema, que além de prover boas características de robustez e sensibilidade, simplifica o projeto do controlador e requer a medição de uma única variável de estado. As identificações dos parâmetros dos modelos apresentaram boa correlação, indicando que os modelos representam suficientemente bem a dinâmica do movimento estudado. Foi possível projetar os controladores para os voluntários de maneira que os critérios de desempenho nominal e estabilidade robusta fossem atendidos para todas as frequências, e o critério de desempenho robusto fosse atendido apenas para baixas frequências. Os testes em malha fechada atingiram as posições especificadas, indicando que o uso do controlador LQG/LTR é adequado em sistemas de estimulação elétrica funcional. / A spinal cord injury is one of the most serious events that can affect humans. The Functional Electrical Stimulation (FES) has been used to help restore motor function in paraplegics. This work is part of a multidisciplinary study that aims to implement a FES system to control the paraplegics leg position using a Linear Quadratic Gaussian (LQG) controller, combined with the principle of Loop Transfer Recovery (LTR), or LQG/LTR controller. The platform test used is composed of an 8 channels neuromuscular electrical stimulator, an instrumented chair with angular position, velocity and acceleration sensors, an NI myRIO device and an interface developed in LabVIEW software. A second-order model, called nominal model, and a thirdorder model with a zero and delay, called real model, were used to represent the leg extension movement resulting from the application of FES. The LQG/LTR controller was used to recovery the Kalman Filter properties as global behavior of the controller, which in addition to providing good characteristics of robustness and sensitivity, simplifies the LQG design procedure, and requires measurement of only one state variable. The identification of the model parameters showed good correlation, indicating that the models represent well enough the dynamics of studied movement. It was possible to design the controllers in a way that the criteria for nominal performance and robust stability were met for all frequencies, and the criteria for robust performance was attended only to low frequencies. The closed-loop testes reached the specified position, indicating that using the LQG / LTR controller is appropriate for functional electrical stimulation systems.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.unesp.br:11449/143101 |
| Date | 08 July 2016 |
| Creators | Kozan, Renan Fernandes [UNESP] |
| Contributors | Universidade Estadual Paulista (UNESP), Carvalho, Aparecido Augusto de [UNESP] |
| Publisher | Universidade Estadual Paulista (UNESP) |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UNESP, instname:Universidade Estadual Paulista, instacron:UNESP |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | 600 |
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