基于硅神經(jīng)振子的肌肉系統(tǒng)感知反饋研究.pdf

1、本文的主要研究方向是基于生物神經(jīng)元細(xì)胞水平的非線性動(dòng)力學(xué)研究，研究內(nèi)容是探索神經(jīng)元對肌肉的作用機(jī)制及感知反饋的影響。本文以節(jié)律運(yùn)動(dòng)為對象，以中樞模式發(fā)生器(CPG)、肌肉系統(tǒng)和感知反饋構(gòu)成的肌肉運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)為載體，通過對該系統(tǒng)開環(huán)和閉環(huán)的分析，探討了CPG自然頻率、力學(xué)系統(tǒng)諧振頻率和感知反饋之間的關(guān)系。
　　 本文主要的工作有兩點(diǎn)：一是探索一種有別于串行仿真(如電腦)的另一種類似于大腦機(jī)理的并行仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)；二是引入了反饋，通過對穩(wěn)

2、態(tài)頻率模型的分析，得出了肌肉運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)中重要參數(shù)對系統(tǒng)頻率的作用機(jī)制，并用來解釋了一些生物現(xiàn)象。
　　 本文首先基于H-H模型，研究單個(gè)神經(jīng)元的物理和生理特性，應(yīng)用MOSFET等電子元件仿真實(shí)現(xiàn)了單個(gè)神經(jīng)元的生理特性，包括自放電、簇放電等特性，通過PSpice仿真研究了模擬神經(jīng)元的特性，得到了相應(yīng)的參數(shù)和特性的關(guān)系。然后用兩個(gè)神經(jīng)元組成一個(gè)相互抑制的細(xì)胞網(wǎng)絡(luò)——CPG，實(shí)現(xiàn)一個(gè)仿生二階肌肉振子模型的控制，并引入感知反饋，建立了系統(tǒng)

3、的數(shù)學(xué)模型，應(yīng)用Matlab進(jìn)行了系統(tǒng)分析，得到了肌肉系統(tǒng)能夠達(dá)到系統(tǒng)諧振頻率的條件。本文成功在PSpice仿真平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)了單個(gè)神經(jīng)元及其各種生理放電特性，并從數(shù)學(xué)模型仿真角度，研究了在CPG控制下的二階肌肉模型的動(dòng)態(tài)性能，得到了反應(yīng)CPG自然頻率、力學(xué)系統(tǒng)諧振頻率和感知反饋關(guān)系的穩(wěn)態(tài)頻率模型，從而較準(zhǔn)確的揭示了肌肉運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的作用機(jī)制。
　　 本文的研究結(jié)果可以擴(kuò)展到更復(fù)雜的神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)控制機(jī)制的研究，也為實(shí)現(xiàn)以CPG為控制器的仿