基于減肥運(yùn)動(dòng)和跑步的非線性參數(shù)估計(jì)與辨識算法的研究＊

茍小平 ,張萬軍 ,張 峰 ,張景軒 ,張景怡 ,張景妍

（1.隴東學(xué)院體育學(xué)院，甘肅 慶陽 745000；2.甘肅澤德電子技術(shù)有限公司，甘肅 天水 741003；3.蘭州工業(yè)化設(shè)備有限公司，甘肅 蘭州 730050）

1 問題的提出

體育活動(dòng)日益減少，兒童健康問題將成為全面建設(shè)小康社會的緊迫問題[1-4]。現(xiàn)有研究表明，隨著生活水平的提高，兒童青少年的身體健康狀況逐漸下降。

近年來，茍小平、張萬軍[5-23]等學(xué)者的研究重點(diǎn)集中在體育產(chǎn)品的研制及插補(bǔ)曲線的應(yīng)用上[24-28]。

本文提出了一種基于9～10 歲肥胖兒童減肥運(yùn)動(dòng)的非線性參數(shù)估計(jì)與辨識算法。以9～10 歲肥胖兒童為研究對象，建立了一套基于減肥運(yùn)動(dòng)和跑步的非線性參數(shù)估計(jì)與辨識算法系統(tǒng)。最后，通過MATLAB 仿真分析，結(jié)果表明非線性參數(shù)估計(jì)辨識方法適用于兒童跑步安全心率和身體素質(zhì)。仿真結(jié)果驗(yàn)證了非線性參數(shù)估計(jì)辨識方法的可行性和有效性。對9～10 歲肥胖兒童的減肥運(yùn)動(dòng)兒童跑步在體育鍛煉中具有很強(qiáng)的參考意義。

2 隨機(jī)近參數(shù)估計(jì)法

考慮了模型（1）的參數(shù)辨識問題。設(shè)準(zhǔn)則函數(shù)為

式中：h（·）是標(biāo)量函數(shù)；Dk是輸入-輸出的數(shù)據(jù)集。一階梯度函數(shù)：

使?jié)u變?yōu)榱悖?/p>

然后將模型（4）的辨識問題歸結(jié)為求解方程：

3 減肥運(yùn)動(dòng)和跑步測試平臺介紹

減肥運(yùn)動(dòng)和跑步機(jī)器人控制算法測試的實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)為隴東學(xué)院體育學(xué)院，隴東學(xué)院體育學(xué)院室內(nèi)溫度為25～35℃，圖1 為減肥運(yùn)動(dòng)和跑步跑步機(jī)器人控制算法測試平臺。

圖1 減肥運(yùn)動(dòng)和跑步測試平臺

4 仿真與分析

使用MATLAB 軟件對減肥運(yùn)動(dòng)和跑步的非線性參數(shù)估計(jì)與辨識算法進(jìn)行仿真，分別做出非線性參數(shù)估計(jì)、非線性辨識算法及估計(jì)辨識算法等試驗(yàn)?zāi)M圖，如圖2、圖3 和圖4 所示。本試驗(yàn)的目的是驗(yàn)證上述控制方法的分析誤差。

圖2 試驗(yàn)?zāi)Ｐ蛨D1

圖3 試驗(yàn)?zāi)Ｐ蛨D2

圖4 試驗(yàn)?zāi)Ｐ蛨D3

由仿真圖2～4 可知：非線性參數(shù)估計(jì)與辨識算法明顯優(yōu)于其它的算法，仿真結(jié)果驗(yàn)證了輔助模型參數(shù)辨識的可行性和有效性，對運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練具有較強(qiáng)的參考意義。