Studying joint stiffness against a compliant load is a difficult problem because the intrinsic and reflex torques cannot be measured separately experimentally. Moreover, the joint stiffness is operated within a closed loop because the ankle torque is fed back through the load to change the ankle position. In this thesis, a state space model for ankle joint stiffness is developed. Then, a discrete-time, subspace-based method is used to estimate this state space model for overall stiffness. By using appropriate instrumental variables, the subspace method can estimate the state space model for joint stiffness in both open-loop and in closed-loop conditions. This thesis also presents a subspace method to identify state space models for biomedical systems with short transients or systems with time-varying behaviors, from ensembles of short transients. The simulation and experimental results demonstrate that those algorithms provide accurate estimates under their respective conditions. / L'étude de la rigidité articulaire en réponse à une charge est un problème difficile car les couples réflexes et intrinsèques ne peuvent pas être mesurés séparément expérimentalement. En outre, la rigidité articulaire opère en boucle fermée car le couple de la cheville est réinjectée à travers la charge pour modifier la position de la cheville. Dans cette thèse, un modèle d'espace d'état pour la rigidité articulaire de la cheville est développé. Une méthode sous-espace à temps discret est ensuite utilisée pour estimer ce modèle d'espace d'état pour la rigidité globale. En considérant les variables instrumentales appropriées, la méthode sous-espace permet d'estimer le modèle espace d'état pour la rigidité articulaire en boucles ouverte et fermée. Cette thèse présente également une méthode sous-espace pour identifier les modèles d'espace d'état pour les systèmes biomédicauxou les systèmes variant dans le temps caractérisés par des phénomènes transitoires de courte durée. Les simulations et les résultats expérimentaux démontrent que ces algorithmes fournissent des estimations précises en fonction de leurs conditions propres.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QMM.86800 |
| Date | January 2010 |
| Creators | Zhao, Yong |
| Contributors | Robert E Kearney (Internal/Supervisor) |
| Publisher | McGill University |
| Source Sets | Library and Archives Canada ETDs Repository / Centre d'archives des thèses électroniques de Bibliothèque et Archives Canada |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation |
| Format | application/pdf |
| Coverage | Doctor of Philosophy (Department of Biomedical Engineering) |
| Rights | All items in eScholarship@McGill are protected by copyright with all rights reserved unless otherwise indicated. |
| Relation | Electronically-submitted theses. |
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