功能性电刺激(FES)是一种康复技术,它主要用来恢复残疾人的肢体运动功能.由于FES系统被控对象——骨骼肌的非线性、时变,以及截瘫肌过度刺激引起的快速疲劳性、严重的强直等一系列不确定因素,使控制问题一直是FES系统实用化的一个非常关键的疑难问题.因此人们开始考虑将鲁棒控制策略引入FES系统.虽然H<,∞>和μ-synthesis方法可以解决鲁棒设计问题,但是使用H<,∞>和μ-synthesis方法来设计最优的或具有鲁棒性控制器时,需要引用尖深的数学工具,计算是非常复杂和困难的,而且在实际应用上比较麻烦,不易于工程人员和医务人员理解和掌握.所以迫切需要提出一种新的更为简单和实用的鲁棒控制设计方法,来解决系统的不确定性、抗干扰性和系统稳定性等问题.该文针对FES脚踏车控制系统中被控对象的特点提出了一种新的鲁棒PID控制算法,并首次将这种算法引入FES脚踏车控制系统.首先,借助于已有患者的实验数据,采用ARX模型,利用最小二乘法,进行系统辨识,获得三个截瘫患者的传递特性,并对模型辨识结果进行了验证,为进行FES脚踏车鲁棒PID速度控制器设计提供了基础.然后通过分析系统的乘性不确定性,确定出FES脚踏车控制系统模型的乘性不确定性权函数;利用系统实验数据和FES脚踏车控制系统的结构特征,分析系统的主要噪声源和噪声特性,得到控制系统的噪声权函数.进而通过鲁棒PID控制算法来解决FES脚踏车控制系统的鲁棒速度控制器设计问题.最后对系统的速度跟踪性能、鲁棒性能以及系统的噪声抑制与抗干扰能力进行了数字仿真.仿真结果表明,该文设计的鲁棒PID速度控制器有较强的速度跟踪能力、鲁棒稳定性和抗干扰能力.系统控制精度较高、无稳态误差、调整速度快、超调量小,具有较强的实用性.该文利用鲁棒PID控制算法设计了FES脚踏车控制系统的速度控制器,通过计算机仿真验证了这种控制算法的可行性和有效性,研究结果具有较强的创新性.该文所采用的鲁棒PID控制算法具有计算量小、可以参数化实现、鲁棒性强等特点,为FES脚踏车控制系统的实用化提供了一种新的鲁棒控制设计方法.