Дослідження хаотичної динаміки вертикальної стійки тіла людини на моделі переверненого маятника
Анотація
Досліджуються функції управління вертикальною стійкою людини з урахуванням нелінійної динаміки коливань центру маси (ЦМ) (XC,YC) тіла. Часові ряди XC(t),YC(t) вимірювалися за допомогою стабілографічної платформи у 28 молодих здорових волонтерів; три види стійки на двох ногах з відкритими та заплющеними очима і балансування на одній нозі були досліджені. Для кожного випадку на основі математичної моделі переверненого маятника обчислені функції керування його вертикальним положенням u(t) у вигляді u(t)=k1(r(t)-r0)+ k2(r/(t)-r/0), де r(t) – радіус-вектор ЦМ, r0 – його середнє за час випробувань значення, (.)/ означає похідну за часом. За допомогою статистичного аналізу показана відсутність кореляцій між функціями керування як для різних випробуваних, так і для різних положень тіла одного випробуваного. Грунтуючись на обчисленнях експоненти Ляпунова, проведена класифікація випробуваних на групи з стійким, слабко та сильно нестійким керуванням вертикальним положенням тіла. Обговорюється моделювання таких динамічних систем в рамках моделей недетермінованого хаосу з нелінійним керуванням.
Завантаження
Посилання
/Посилання
Kizilova, N., Karpinsky, M., Karpinska, E. “Quasi-regular and chaotic dynamics of postural sway in human.” Applied Non-Linear Dynamical Systems. Springer Proceedings in Mathematics & Statistics, Vol. 93. 2014. P.103-114.
Kumar, A., Mullick, S.K. “Nonlinear dynamical analysis of speech.” JASA. 1996. 100. P. 615-629.
Liu, K.,Wang, H., Xiao, J., Taha, Z. “Analysis of human standing balance by largest Lyapunov exponent. ” Computational Intelligence and Neuroscience. 2015. Vol. 2015. 158478.
Tokita, T., Ito, Y., Mizuta, K. “Analysis of standing posture regulation from the viewpoint of complex systems. ” Equilibrium Research. 2007. Vol. 66 (1). P. 17-25.
Khayat, O., Nowshiravan-Rahatabad, F. “Complex feature analysis of center of pressure signal for age-related subject classification. ” Annals of Military & Health Sciences Research. 2014. Vol. 12(1). P. 2-7.
Wolf, A., Swift, J.B., Swinney, H.L., Vastano, J.A. “Determining Lyapunov exponents from a time series. ” Physica D. 1985. Vol. 16. P. 285–317.
Latash, M.L., Zatsiorsky, V.M. Classics in Movement Sciences. Human Kinetics. 2001. 452p.
Kizilova N., Karpinsky M., Griškevičius J., Daunoravičienė K. Posturographic study of the human body vibrations for clinical diagnostics of the spine and joint pathology. Mechanika. 2009. N6(80). P.37-41.
Kizilova N., Karpinsky M., Karpinska E. Quasi-regular and chaotic dynamics of postural sway in human. Applied Non-Linear Dynamical Systems. Springer Proceedings in Mathematics & Statistics, Vol. 93. 2014. P.103-114.
Kumar A., Mullick S.K. Nonlinear dynamical analysis of speech. JASA. 1996. 100. P. 615-629.
Liu K.,Wang H., Xiao J., Taha Z. Analysis of human standing balance by largest Lyapunov exponent. Computational Intelligence and Neuroscience. 2015. Vol. 2015. 158478.
Tokita T., Ito Y., Mizuta K. Analysis of standing posture regulation from the viewpoint of complex systems. Equilibrium Research. 2007. Vol. 66 (1). P. 17-25.
Khayat O., Nowshiravan-Rahatabad F. Complex feature analysis of center of pressure signal for age-related subject classification. Annals of Military & Health Sciences Research. 2014. Vol. 12(1). P. 2-7.
Wolf A., Swift J.B., Swinney H.L., Vastano J.A. Determining Lyapunov exponents from a time series. Physica D. 1985. Vol. 16. P. 285–317.
Latash M.L., Zatsiorsky V.M. Classics in Movement Sciences. Human Kinetics. 2001. 452p.