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matlab0145 肌电信号的建模与仿真

项目介绍

摘要

    肌电信号的建模与仿真,首先从研究背景与意义上入手,阐述了研究肌电信号的意义与价值,主要侧重于临床医学、运动医学、康复医学及体育运动等几个方面的广泛应用,展现出国内外对此课题的研究状况,然后,对肌电信号的产生进行了分析,对仿生手臂控制进行了描述,重点分析了肌电信号的产生,给出了肌电信号的产生框架,得出了肌肉的运动是由大脑发送的神经信号控制的,神经信号到达肌肉在运动肌肉处产生动作电位,由运动电位刺激运动单位带动肌肉的收缩,大脑皮层传递的运动指令控制着肌电信号的大小,肌电信号是在肌肉运动时所由皮肤表面提取到的,由此可知运动的肌肉是生成肌电信号的基础的结论,在此基础上,运用数学的相关理论建立起肌电信号的顶层模型,给出了线性系统模型、集中参数模型、以及非平稳模型,在此基础上进一步构建肌电仿真模型,以此建立了单纤维动作电位仿真模型、运动单位动作电位仿真模型、sEMG信号仿真模型,依照此三种模型与simulink仿真方法,共同对模型进行了实时仿真运行,得出了仿真下的运动模型。

关键字     肌电信号   仿真建模  matlab/Simulink   噪音叠加   SEMG

目录

肌电信号的建模与仿真... 1

1          绪论... 2

1.1        研究背景与意义... 2

1.2        国内外研究现状及发展趋势... 3

1.3        主要研究内容... 4

2          肌电信号的产生及分析... 5

2.1        仿生手臂控制分析... 5

2.2        肌电信号的产生... 6

2.3        肌电信号的采集... 8

2.4        肌电信号数学模型... 10

3          肌电信号仿真模型... 12

3.1        单纤维动作电位仿真方法... 12

3.2        运动单位动作电位仿真方法... 13

3.3        sEMG信号仿真方法... 14

4          仿真实验及结论... 14

 

1.1  主要研究内容

本论文的主要研究内容为:

1)肌肉纤维的细胞内动作电位采用三极子源模型。

2)运动单元包含的肌肉纤维数目、位置、传导率等参数随机生成。

3)运动单元发放模式由发放脉冲间隔分布描述,信号采集采用多通道电极栅格,并叠加高斯白噪声生成最终的记录信号。

主要关键的地方在于:

1)理解表面肌电信号仿真的原理。

2)理解和运用细胞内动作电位的三级子源模型、容积导体模型。

3)应用Matlab对肌肉纤维细胞的动作电位进行仿真的编程。

其中论文的各章节的安排如下:

第一章:绪论部分,对肌电信号的研究意义、研究背景、国内外研究现状、发展趋势、以及主要研究内容进行了描述,得出了初步的建模仿真思路。

第二章:肌电信号的产生及分析部分,其中对仿生手臂的控制进行了简要分析,探讨了肌电信号的产生原理,建立了肌电信号的初步数学模型,为下一步的肌电信号仿真建模给出了相关的理论支持。

第三章:核心部分,肌电信号的仿真模型部分,给出了肌电信号仿真模型的整体框架,依照整体框架,从上至下进行了仿真,其中包括单纤维动作电位仿真、运动单位动作电位仿真、最终得到sEMG信号仿真模型。

第四章:本章是实验阶段,对上章节的仿真模型进行了实时仿真测试,得出了最终的sEMG信号,对比实际采集的信号,得出了较好的仿真效果。

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