matlab0145 肌电信号的建模与仿真

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。

目录

肌电信号的建模与仿真... 1

第1章          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

第2章          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

第3章          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

第4章          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。