Multivariable Harmonic Balance for Central Pattern Generators.
Multivariable Harmonic Balance for Central Pattern Generators.
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DOI：
10.1016/j.automatica.2008.05.024
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发表时间：
2008-12-01
期刊：
影响因子：
6.4
通讯作者：
Iwasaki, Tetsuya
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Iwasaki, Tetsuya
中央模式发生器（CPG）是由一组神经元组成的非线性振荡器，为动物运动中的节律运动提供了基本的控制机制。我们考虑一类由一组相互连接的相同神经元建模的CPG。基于多变量谐波平衡的思想，我们展示了振荡曲线与连接矩阵的关系，该连接矩阵指定了互连的结构和强度。具体地，频率、幅度和相位基本上根据一对特征值和特征向量来编码。这一基本原理被用来估计一个给定的CPG模型的振荡轮廓。此外，提出了一种系统的方法来设计一个基于CPG的非线性振荡器，实现了规定的振荡轮廓。
The central pattern generator (CPG) is a nonlinear oscillator formed by a group of neurons, providing a fundamental control mechanism underlying rhythmic movements in animal locomotion. We consider a class of CPGs modeled by a set of interconnected identical neurons. Based on the idea of multivariable harmonic balance, we show how the oscillation profile is related to the connectivity matrix that specifies the architecture and strengths of the interconnections. Specifically, the frequency, amplitudes, and phases are essentially encoded in terms of a pair of eigenvalue and eigenvector. This basic principle is used to estimate the oscillation profile of a given CPG model. Moreover, a systematic method is proposed for designing a CPG-based nonlinear oscillator that achieves a prescribed oscillation profile.
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