بررسي زوال سيستم كنترل وضعيت با استفاده از مدل آونگ واژگون با كنترل‌كننده تناسبي- انتگرال‌گير-مشتق‌گير و بازخورد تاخيري

Analysis of Postural Control System Degeneration Using an Inverted Pendulum Model with PID Controller and Delayed Feedback

در اين مطالعه از يك مدل ساده آونگ واژگون با كنترل‌كننده تناسبي-انتگرال‌گير- مشتق‌گير داراي بازخورد تاخيري براي مدلسازي سيستم كنترل وضعيت و شبيه‌سازي الگوهاي نوسان‌هاي وضعيتي بهره گرفته شده است. هدف اين بوده تا به جاي استفاده از شاخص‌هاي متداول ارزيابي نوسان‌هاي وضعيتي كه عمدتاً تعاريفي كيفي از سيستم كنترل وضعيت ارايه مي‌دهند، با بهره گيري از اين مدل بتوان به اطلاعاتي درباره نحوه عملكرد سيستم كنترل وضعيت دست يافت. با استفاده از اطلاعات و يافته‌هاي تجربي و به‌كارگيري الگوريتم ژنتيك، ضرايب مدل به گونه‌اي تعيين شدند كه نتايجي مشابه با نتايج شاخص‌هاي مرسومِ ارزيابي نوسان‌هاي وضعيتي سيستم‌هاي كنترل وضعيت طبيعي و تغييريافته ايجاد كنند. ضرايب به‌كار گرفته شده در مدل و كنترل‌كننده، تعابير معناداري منطبق بر ذات سيستم كنترل وضعيت مي‌يابند كه زوال اين سيستم به واسطه ضايعات عصبي-عضلاني، آنها را هدف قرار مي‌دهد. نتايج اين مطالعه نشان دادند كه اگرچه مدل‌هاي ساده سيستم كنترل وضعيت قادر به بيان پيچيدگي‌هاي سيستم كنترل وضعيت و تعامل بين اجزاي سيستم نيستند ولي مي‌توانند به درك بهتر نحوه عملكرد سيستم كنترل وضعيت، ويژگي‌هاي كلّي آن و نحوه تغييرات آنها كمك كنند.

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.