神经元放电模式同步的UKF-RBF-PID控制策略研究
房涛
范影乐
王辉阳
武薇
1.杭州电子科技大学模式识别与图像处理实验室,浙江杭州,3100182.杭州电子科技大学模式识别与图像处理实验室,浙江杭州,3100183.杭州电子科技大学模式识别与图像处理实验室,浙江杭州,3100184.杭州电子科技大学模式识别与图像处理实验室,浙江杭州,310018
摘要：目的 针对具有参数时变、强耦合以及非线性等复杂特性的神经系统,提出了一种神经元放电模式同步的UKF-RBF-PID控制策略.方法 首先考虑到神经元膜上离子运动的随机性以及测量的干扰性,提出一种基于UKF(unscented Kalman filter)的神经元滤波方法,应用采样点集迭代过程实现更高的滤波估计精度;其次定义Jacobian阵表示计算值对激励变化的灵敏度信息,利用RBF(radial basis function)神经网络构建从神经元的在线辨识模型;最后设计了PID(proportion integration differentiation)控制器参数动态调整的规则,给出了参数调整的梯度下降法,经迭代实现从神经元和主神经元放电模式的同步.结果 针对主从神经元脉冲发放状态的规则性差异情况,以及主从神经元模型参数不匹配的情形,分别进行了相应的仿真计算实验.主神经元为周期状态,从神经元为混沌状态,系统相位相关度0.9996,同步误差0.3907,主从神经元呈现较好的跟随状态;主从神经元均为初始状态不一致的周期类型,系统相位相关度0.9994,同步方差处于合理水平,主从神经元呈现较好的跟随状态;主、从神经元均为初始状态一致的周期类型,其中主神经元为标准参数,从神经元参数失配,系统相位相关度0.9996,有噪声干扰时,神经元间同步方差可接受.结论 在噪声的干扰下,主从神经元实现了神经元间的同步,证明了本文提出方法的有效性,有望应用到深部脑刺激治疗方案中.
关键词：神经元同步放电模式控制UKFRBFPID
分类号：R318(医用一般科学)
资助基金：国家自然科学基金(61501154)
论文发表日期：2019-01-01
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：9( 243-251 )
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