Волевые усилия: Волевое усилие | Понятия и категории

3 1βeeτuz,u≤Kee+ceβeeue(17)

для всех z∈R2, ue∈R и uM∈UM. Поскольку уравнение 17 является верхней границей уравнения. 13, мы определяем новую карту регулирования Ūe:R⇉R как

Ūee≜ue∈R:Kee+ceβeeue≤−γee.(18)

Следующий результат суммирует предыдущее развитие и объясняет полезность Ūe.

Предложение 1. Предположим, что k ₁ , k ₂ и k ₃ удовлетворяют условиям усиления в уравнении. 16 и z _2d > 0. Тогда для любых z∈R2 и uM∈UM, если ue∈Ūee, следует ue,uM∈Ũz.

Ограничение, используемое для определения Ūe в уравнении. 18 можно записать в общей форме леммы 1. Кроме того, поскольку члены уравнения. 18 больше не являются неопределенными, ограничение может быть реализовано с помощью следующего реализуемого QP:

ue∗e≜arg minue∈Rue−uenome2s.t.Kee+ceβeeue≤−γee,(19)

где uenom:R→R — любой локально липшицевый номинальный регулятор. Согласно лемме 1, при bz=Kee+γee регулятор реализуем, если e = 0 подразумевает, что

Ke0+γe0=k1−kb1<0.(20)

20 выбираются пользователем, они могут быть спроектированы таким образом, чтобы соблюдалось неравенство. При таком условии усиления регулятор обладает свойствами, описанными в лемме 1, в частности, он непрерывен. Решение уравнения в закрытой форме. 19может быть разработан из уравнения. 8. Контроллер можно реализовать в любой форме, но решение в закрытой форме быстрее в вычислительном отношении и не требует пакета оптимизации. Заметим, что кусочно-линейная функция e↦ce/βee локально липшицева, из чего следует локальная липшицевость регулятора.

Замечание 3. В ходе экспериментов в разделе 5 мы исследовали постоянные номинальные регуляторы uenom≜u0 для некоторого u0∈R. Когда u ₀ = 0, контроллер является контроллером минимальной нормы, и двигатель отключается, когда это возможно, при этом обеспечивая безопасность. Когда водителю требуется дополнительная помощь, выбор положительного u ₀ приводит к смещению мотора на помощь, а отрицательное значение u ₀ приводит к дополнительному сопротивлению и более сложной программе тренировок. Однако нет теоретических препятствий для использования более сложного номинального контроллера (например, такого, который отслеживает мощность).

3.3 Функциональная схема электростимуляции

Для описания управляющего входа ФЭС определим каскадный вектор состояния x≜z,σM,τ∈X, где σM∈0,16 — вектор сигналов переключения σm∈0,1, определенный для каждой мышцы m∈M, τ∈R — переменная таймера, а X≜R2×0,16×R — пространство состояний. Ввод стимуляции групп мышц всадника uM*:X→R6 определяется для каждой мышцы как ⁶

um∗x≜satū+σmuFES∗e,(21)

где uFES∗:R→R будет определено позже. Сигналы переключения обновляются при прыжках по правилу

σm+=1z1∈Qm0z1∉Qm,(22)

, где Qm определено в разделе 2. Правило обновления указывает, что мышцы всадника стимулируются в областях, где они могут для создания положительного крутящего момента. Правило для σ _m и переменная таймера τ будут использоваться для определения гибридной системы в разделе 4. :e≥eFES}, потому что вход стимуляции um∗ ограничен по величине и доступен только с перерывами. Функция uFES∗ в уравнении 21 представляет выбор входа, который сделал бы набор SFES асимптотически устойчивым в отсутствие этих препятствий (и с учетом некоторых условий усиления). Разработка uFES* очень похожа на ту, что описана в разделе 3.2, и поэтому опущена во избежание избыточности. Более того, мы не претендуем на предстоящий анализ стабильности в отношении SFES. Вход FES определяется следующим QP:

uFES∗e≜arg minuFES∈RuFES−uFESnomes.t.KFESe+1β2eeuFES≤−γFESe. (23)

где uFESnom:R→R — любой локально липшицевый номинальный регулятор,

KFESe≜k4+k5e+k6e2,

γFESe≜kb2e2β2e−1,

и

β2e≜eFES2e≤0eh3e>0.

При e = 0 условие допустимости (6) в лемме 1 требует, чтобы

KFES0+γFES0=k4−kb2<0,(24)

, при котором функция uFES∗ обладает описанными в лемме свойствами. Как и в предыдущем разделе, параметры в уравнении. 24 выбираются пользователем и могут быть спроектированы таким образом, чтобы соблюдалось неравенство.

Когда номинальный регулятор в уравнении. 23 установлено значение uFESnom≜0, тогда из решения в замкнутой форме в уравнении. 8 можно определить, что uFES∗e≤0 для всех e ≥ 0. В этом случае из-за использования функции насыщения в уравнении. 21 следует, что um*x=0 для всех x∈X, таких что e ≥ 0. Включение номинального регулятора в QP, определяющую uFES*, дает оператору гибкость для обеспечения стимуляции в точках, где e ≥ 0. При использовании номинальный контроллер с uFESnome>0 для e ≥ 0, стимуляция FES создает крутящий момент для увеличения частоты педалирования выше заданного значения z _2д . Однако всегда так, что uFES*e→0 при e → e _H . Комбинируя номинальную помощь от FES с номинальным сопротивлением электродвигателя, можно разработать более интенсивную программу тренировок, в которой гонщик должен работать против крутящего момента сопротивления электродвигателя, чтобы оставаться вблизи заданного значения. В разделе 5 мы приводим экспериментальные результаты для конфигурации системы управления с более высокой интенсивностью. σM,τ∈X, где пространство состояний X было определено в разделе 3.3. Гибридная система будет периодически обновлять сигналы переключения мышц σ _м по правилу в уравнении. 22. Переменная таймера τ увеличивается с постоянной скоростью до достижения времени задержки τ _D > 0, после чего происходит скачок, и каждый сигнал в σ _M обновляется. Управление переходами с помощью времени задержки предотвращает возникновение нескольких переходов в один и тот же момент времени и моделирует вычислительную реализацию сигналов переключения, в которой значения логических переменных будут периодически обновляться с фиксированной частотой дискретизации. На практике время выдержки τ _D будет частотой дискретизации.

Гибридная система H определяется следующим образом. Карта потока F:X⇉X равна

żσ̇Mτ̇∈Fuz,u∗x01≜Fx,

, где u∗x≜ue∗e,uM∗x и F _u определено в уравнении. 2. Множество потоков

C≜x∈X:τ∈0,τD.

Скачки происходят, когда состояние таймера τ увеличивается до τ _D ,

D≜x∈X:τ=τD.

Карта скачков G:X⇉X определяется покомпонентно как Gx≜z,Gσx,0, где состояние z не меняется при скачках (z ⁺ = z), таймер τ обнуляется при скачках (τ ⁺ = 0), а Gσ:X⇉0,16 — внешняя полунепрерывная регуляризация по Красовскому отображения в уравнении (1). 22 Гебель и др. (2012), деф. 4.13. Для каждого m∈M соответствующая компонента G _σ равна

Gσmx=1z1∈Qm0,1z1∈∂Qm0 в противном случае. (25)

Многозначный случай в уравнении 25 показывает, что если τ достигает τ _D , когда состояние z ₁ находится точно на границе Qm, сигнал σ _m может или не может быть скачком. Выполнение такой регуляризации приводит к некоторым свойствам устойчивости из-за того, что H является корректной гибридной системой Goebel et al. (2012, гл. 6).

Замечание 4. Условия усиления в уравнениях. 20, 24 должны быть удовлетворены, потому что они приводят к осуществимости контроллеров на основе QP. Условия переформулированы здесь для акцента:

k1

Теорема 1. Рассмотрим замкнутую систему цикл-наездник H. Предположим, что усиление управления удовлетворяет условиям в уравнениях. 16, 20, 24 и z _2d > 0. Тогда безопасное множество S̃≜x∈C∪D:eL≤e≤eH является УГАС для H. Кроме того, H является корректной гибридной системой.

Доказательство. Начиная с В _e в уравнении. 9 такова, что S̃=x∈C∪D:Bez≤0, функция B _e является действительным кандидатом барьерной функции Maghenem and Sanfelice (2021), Def. 3. Используя лемму 1, условия усиления в уравнениях. 20, 24 гарантируют, что контроллеры в уравнениях. 19, 21 соответственно. По замыслу ue*e∈Ūee для всех e∈R и um*x∈UM для всех x∈X. Затем предложение 1 показывает, что u*x∈Ũz для всех x∈X. Из определения Ũ в уравнении 10, что

∇Bez,f≤−γee, (26)

для всех x ∈ C и каждого f∈Fx. Более того, карта прыжков такова, что

Bez+=Bez,(27)

для всех x ∈ D и каждого z+,σM+,τ+∈Gx. Барьерная функция не уменьшается на скачках, но имеется достаточное время истечения, чтобы гарантировать общее уменьшение вдоль решений. Более конкретно, время пребывания τ _D гарантирует, что для любого решения ϕ для H, если t,j∈domϕ, то t≥τDj−1. Таким образом, для любых T ≥ 0 и t,j∈domϕ, если t + j ≥ T, то t≥τD/1+τDT−1. Мы используем эту границу времени потока, чтобы применить предложение 3.27 Goebel et al. (2012).

Условия в уравнениях. 26, 27, а также тот факт, что Gx⊂C∪D для всех x ∈ D, позволяют нам применить теорему 1 Магенема и Санфеличе (2021) и заключить, что множество S̃ является преинвариантным вперед для H. Кроме того, барьерная функция Б _e — функция Ляпунова для ограниченной гибридной системы Hr=Cr,F,Dr,G с Cr≜C∩I и Dr≜D∩I, где I≜x∈X:Bez≥0, которая является ограничением H на нулевой набор суперуровней B _e . Можно показать, что существует ⁷ непрерывная положительно определенная функция ρ:R≥0→R≥0 такая, что ρxS̃≤γee для всех x ∈ C _r . Используя свойство 1, существуют функции класса K∞ ⁸ α ₁ и α ₂ такие, что α1xS̃≤Bz≤α2xS̃ для всех x∈Cr∪Dr∪GDr. Таким образом, предложение 3.27 Goebel et al. (2012) можно применить, чтобы сделать вывод, что S̃ является равномерно глобально предасимптотически устойчивым (UGpAS) для HrGoebel et al. (2012), деф. 3.6. То, что S̃ является UGpAS для неограниченной системы H, следует из прямой прединвариантности S̃ для H, поскольку для любого решения ϕ для H, если ϕt,j∈S̃, то ϕt′,j′S̃=0 для всех t′,j′ ∈domϕ с t′ ≥ t, j′ ≥ j. Поэтому решения для Hr, которые заканчиваются на границе S̃, могут быть расширены как решения для H, которые остаются в S̃.

Чтобы заключить, что S̃ есть UGAS ⁹ , осталось показать, что каждое максимальное решение H полно. С этой целью мы используем предложение 6.10 Goebel et al. (2012). Прежде всего отметим, что динамика удовлетворяет гибридным базовым условиям Goebel et al. (2012), Асм. 6.5, так как C и D замкнуты; G внешне полунепрерывна и локально ограничена; и F полунепрерывна снаружи, локально ограничена и выпуклозначна по свойству 9 и лемме 3.2 в Sanfelice (2013). Отсюда следует, что H является корректной гибридной системой Goebel et al. (2012), том. 6.30. Далее, каждая точка x ∈ ∂C\D имеет компоненту τ = 0. Тот факт, что τ̇=1, означает, что Fx∩TCx≠∅ в любой точке x ∈ ∂C\D, где TCx — касательный конус к C в точке x. Отсюда легко заключить, что условие (VC) в предложении 6.10 выполнено для всех x ∈ C\D. Более того, GD⊂C∪D. Таким образом, предложение 6.10 показывает, что максимальное решение либо полно, либо убегает за конечное время, перетекая.

Чтобы исключить возможность того, что максимальные решения ускользают за конечное время путем перетекания, сначала пусть ϕ будет решением H. Из определения UGpAS в определении 3.6 Goebel et al. (2012), расстояние ϕ от S̃ ограничено. По определению S̃ компонента ϕ, соответствующая состоянию e, ограничена. Используя эту информацию, мы заключаем из непрерывности e↦ue*e и использования функции насыщения в определении uM* в уравнении. 21 видно, что для каскадного регулятора u* множество u*rgeϕ ограничено, где rgeϕ≜{ϕt,j:t,j∈domϕ}. Тогда из ограниченности e-компоненты ϕ и свойств 2-7 можно показать, что множество Frgeϕ ограничено. Отсюда следует, что решения не заканчиваются течением за конечное время (см. Камалапуркар и др. (2020)). Таким образом, каждое максимальное решение H является полным, и S̃ является УГАС для H. ■

5 Экспериментальные результаты

Разработанный контроллер барьерной функции был протестирован на пяти участниках и сравнивался с неконтролируемым волевым вращением педалей и 3-режимным (3M) контроллером, разработанным Rouse et al. (2020), Раздел 3. Как описано в Разделе 1, основная идея контроллера 3M заключается в создании области вблизи заданного значения z _2d , где никакая помощь не предоставляется, с прерывистым усилием управления, прилагаемым к границе области. . В отличие от контроллера барьерной функции, контроллер электродвигателя для контроллера 3M связан со стимуляцией ФЭС через состояние углового положения z ₁ , так что двигатель неактивен, когда активен FES, и наоборот.

Контроллер функции шлагбаума можно настроить для различных целей в зависимости от потребностей водителя. Как правило, существует компромисс, когда меньшие определяемые пользователем диапазоны частоты вращения педалей приводят к большему приложенному усилию управления. Протокол A был разработан для исследования того, может ли контроллер уменьшить вариацию частоты педалирования гонщика, ограничивая его частоту педалирования в небольшом диапазоне. Такое испытание обеспечивает точку сравнения с контроллером 3M и неконтролируемым произвольным вращением педалей и генерирует данные, где контроллер более активен. Протокол B был разработан, чтобы показать, как можно уменьшить помощь двигателя, выбрав более широкий безопасный диапазон, тем самым поощряя более сознательный вклад гонщика. На самом деле протокол B имел номинальное сопротивление двигателя, что делало программу более сложной и требовало от гонщика дополнительной выходной мощности.

В связи с трудностями, связанными с COVID-19, при составлении расписания участников с неврологическими заболеваниями, испытания для этой демонстрации проводились на здоровых субъектах. Каждый участник дал письменное информированное согласие, одобренное Институциональным наблюдательным советом Университета Флориды (IRB201600881). Участники 1-3 были мужчинами, участники 4 и 5 были женщинами, и все они были в возрасте от 21 до 29 лет.

5.1 Испытательный стенд

Экспериментальный испытательный стенд состоял из стационарного лежачего трехколесного велосипеда (TerraTrike Rover) с двигателем мощностью 250 Вт, 24 В (Unite Motor Co.), соединенным с приводной цепью, как описано в Bellman et al. (2017), раздел 5.1. Для измерения положения и частоты вращения педалей к кривошипу с помощью прямозубых шестерен был прикреплен оптический энкодер с угловым разрешением 20 000 импульсов на оборот (US Digital h2). Двигатель приводился в действие с помощью Advanced Motion Controls 9.0151 10 Драйвер двигателя и блок питания с регулируемым током. Стимуляция четырехглавой мышцы бедра, подколенного сухожилия и ягодичных мышц всадника осуществлялась с помощью самоклеящихся электродов, предоставленных компанией Axelgaard Manufacturing Co., Ltd. Стимулятор с регулируемым током (Hasomed Rehastim) доставлял симметричные, прямоугольные и двухфазные импульсы с фиксированной частотой. амплитуда (90 мА, 80 мА и 70 мА для квадрицепсов, подколенных сухожилий и ягодичных мышц соответственно) и частота (60 Гц), а ширина импульса использовалась в качестве управляющего входа. Настольный компьютер с программным обеспечением управления в реальном времени (QUARC, интегрированным с Simulink) использовался для взаимодействия контроллеров и оборудования через плату сбора данных (Quanser QPIDe) с частотой дискретизации 1000 Гц. Для дополнительной безопасности на цикле был установлен аварийный выключатель, позволяющий участнику завершить эксперимент, если это необходимо.

5.2 Процедура

Первичная процедура тестирования (Протокол A) состояла из 180-секундных тестов для каждой из трех рассматриваемых конфигураций (барьерная функция, 3M и только воля). Проба произвольного вращения педалей всегда была первой, за которой следовал случайный выбор либо барьерной функции, либо контроллера 3M. Гонщикам было предложено отслеживать заданное значение z _2d = 50 об/мин. Граница безопасной настройки для контроллера функции шлагбаума была закодирована как e _L = − 5 об/мин и e _H = 5 об/мин, а e _FES = — 3 об/мин. Неактивная область для контроллера 3M составляла 48–52 об/мин, что сравнимо с диапазоном 50–55 об/мин, который использовался для экспериментов в Rouse et al. (2020). Гонщику показывали график его частоты вращения педалей в реальном времени с видимой индикацией заданного значения. Из-за различий между барьерной функцией и контроллерами 3M участникам не показывали границы безопасного набора ¹¹ .

180-секундные тесты начались с 20-секундной фазы разгона, когда гонщик сидел пассивно, пока мотор доводил частоту вращения педалей до заданного значения. Чтобы гарантировать, что представленные данные представляют собой работу в установившемся режиме, разгон и дополнительные 20 секунд после него были исключены из каждого набора данных при постобработке. Для каждой конфигурации перед записанным сеансом проводилась отдельная разминка, чтобы гонщик мог привыкнуть к контроллеру.

Измерения положения ног всадника по отношению к циклу использовались для определения областей эффективной передачи крутящего момента Qm для каждой мышцы (подробнее см. Bellman et al. (2017), Раздел 5.2). Первоначально цикл выполнялся при 50 об/мин, и стимуляция без обратной связи применялась к одной группе мышц за раз, чтобы определить предел комфорта ū для каждой мышцы. Входы FES масштабируются порогом комфорта в дополнение к насыщению ¹² . Номинальные контроллеры были uenom=uFESnom=0. Усиления контроля были скорректированы путем построения контрольных входных данных в зависимости от ошибки частоты вращения педалей, что дало визуализацию областей приложенного управляющего усилия. Небольшие корректировки результатов были сделаны для каждого участника в зависимости от его предпочтений во время разминки, что является причиной различий в данных между участниками. Некоторое подробное обсуждение влияния усиления контроллера барьерной функции на производительность представлено в Isaly et al. (2020) (см. примечание 1 и раздел 5.4).

Были проведены дополнительные испытания, чтобы выявить уникальные аспекты контроллера барьерной функции, которые проводились только с одним участником. Протокол B был разработан для того, чтобы отдавать предпочтение выходной мощности гонщика, а не отслеживанию частоты вращения педалей. Для этого альтернативного испытания ширина безопасного диапазона была больше: e _L = -12 об/мин, e _H = 10 об/мин и e _FES = -6 об/мин. Поскольку гонщик (участник № 2) был работоспособен, мы решили усложнить программу, добавив номинальные контроллеры с uenom<0 и uFESnom>0, что означает, что вблизи заданного значения электродвигатель создавал резистивный крутящий момент, а FES помогал. . Границы e _L и e _H отображались на экране для этого испытания. В протоколе C участника № 1 просили не прилагать никаких усилий как для контроллера 3M, так и для контроллера барьерной функции (рис. 4). Из-за проблем с контроллером 3M для этого испытания мы не приступили к тестированию конфигурации без волеизъявления на других участниках.

5.3 Результаты

В таблице 1 приведены соответствующие статистические данные для трех конфигураций, протестированных для протокола A, включая среднее значение и стандартное отклонение частоты вращения педалей, процент продолжительности испытания, в течение которого ФЭС активно стимулировал, и время, проведенное за пределами безопасного набора S. Даны два интеграла входной мощности электродвигателя, чтобы различать крутящий момент сопротивления, для компенсации которого гонщик должен сильнее крутить педали, и вспомогательный крутящий момент, который подразумевает работу, выполняемую двигателем, а не гонщиком. Контроллер барьерной функции давал наименьшее стандартное отклонение каденса для каждого участника и приводил к большему использованию FES, но обычно использовал больший вспомогательный крутящий момент от двигателя, чем контроллер 3M. Контроллер 3M создавал меньший вспомогательный крутящий момент, потому что электродвигатель отключался в тех областях цикла запуска, где была активна FES. Дискретное переключение между мотором и ФЭС, наряду с включением границы неактивной зоны, вызвало многочисленные разрывы в работе контроллера мотора 3М; В таблице 1 показано среднее значение 493 переключения за испытание. У всех участников каденс райдеров принимал значения в диапазоне 40,7–56,1 об/мин для контроллера 3М, 45,4–55,3 об/мин для контроллера барьерной функции и 40,5–59,2 об/мин при неконтролируемом педалировании. Контроллер функции барьера ограничивал частоту вращения каждого гонщика заданным пользователем диапазоном 45–55 об / мин в течение всего времени, кроме незначительного; среднее значение шести выборочных точек данных или примерно 0,004% продолжительности испытания. Сегменты испытаний для трех случайно выбранных участников показаны на рис. 2. Увеличенный вид, показывающий ввод стимуляции ФЭС для одного участника, показан на рис. 3.

ТАБЛИЦА 1 . Протокол A: Циклические показатели во время работы в установившемся режиме (140-секундное испытание).

РИСУНОК 2 . Ввод частоты вращения педалей и управления двигателем для 30-секундных сегментов испытаний с использованием Протокола А. Для выбора участников и периодов времени использовался случайный выбор. Ось времени смещена к нулю для удобочитаемости. Пунктирная оранжевая линия на графике каденции барьерной функции указывает на границу безопасного набора S, который не имел значения для двух других конфигураций.

РИСУНОК 3 . Увеличенное изображение 5-секундного периода времени во время испытания с использованием протокола A, показывающее частоту вращения педалей, ввод управления двигателем и ширину импульса стимуляции (PW) для участника 5. Для выбора участника и периода времени был использован случайный выбор. Ось времени смещена к нулю для удобочитаемости. Для облегчения стимуляции использовался упреждающий член длительностью импульса 10 мкс. Стимуляция существенно не влияет на участника на уровне 10 мкс или ниже.

На рис. 4 показаны испытания с использованием протокола C, в которых участник №1 не прилагал волевых усилий. Контроллер функции барьера по-прежнему мог удерживать частоту вращения педалей гонщика в пределах безопасного набора, в то время как контроллер 3M вызывал большие колебания; среднее значение частоты ± SD для контроллера 3M составило 43,74 ± 4,9.4 об/мин. Частота вращения педалей упала до 31,54 об/мин во время испытания 3M, потому что электродвигатель был неактивен в заштрихованных областях на рис. большой по сравнению с максимальным значением 8,13 А для контроллера 3M во время испытаний протокола A.

РИСУНОК 4 . Каденция из испытания с использованием Протокола C, где Участника № 1 попросили не прилагать никаких волевых усилий. В этом сценарии с контроллером 3M возникли проблемы из-за переключения между FES и управлением двигателем. Заштрихованные красные области на графике 3-Mode соответствуют времени, когда электродвигатель был выключен.

Результаты для протокола B, где были ненулевые номинальные контроллеры и более широкий безопасный диапазон, показаны на Рис. 5 и в Таблице 2. Электродвигатель активно использовался для создания резистивного крутящего момента, но низкий вспомогательный крутящий момент. Вспомогательный крутящий момент был меньше, чем в среднем по протоколу А, и, в частности, меньше, чем результаты участника №2. Момент сопротивления был большим, и FES был более активным для протокола B из-за конструкции номинальных контроллеров. Электродвигатель отклонялся от номинального значения всего 7,7 % времени испытания и помогал на протяжении 4,1 % времени испытания. Стандартное отклонение каденса было выше, чем при неконтролируемом произвольном вращении педалей, что, скорее всего, было связано с тем, что управляющие воздействия активно отталкивали гонщика от заданного значения. Вспомогательный крутящий момент от контроллера барьерной функции в протоколе B был сравним с контроллером 3M в испытаниях по протоколу A.

РИСУНОК 5 . Сегмент испытания с использованием протокола B, где использовались альтернативные параметры для контроллера барьерной функции. Безопасный набор был намного шире для этого запуска, что привело к меньшему отклонению управляющих воздействий от номинального значения. Ненулевые номинальные входы использовались для интенсификации обучения. Данные были собраны с Участником № 2.

ТАБЛИЦА 2 . Протокол B – контроллер функции барьера: Циклические показатели во время работы в установившемся режиме (испытание в течение 140 секунд).

5.4 Обсуждение

Результаты для Протокола А демонстрируют, что контроллер барьерной функции может помочь гонщику отслеживать заданное значение частоты вращения педалей, ограничивая частоту вращения педалей в заданном пользователем диапазоне. На рисунке 3 показано, что управляющие входы увеличиваются до того, как частота шагов достигает границ, определенных e _H , e _L и e _FES , но они неактивны, когда частота шагов приближается к заданному значению. Такое нарастание демонстрирует, как методы барьерных функций могут обеспечить постепенный переход от номинального регулятора, который должен быть активен внутри безопасного множества, к обеспечивающему инвариантность регулятору на границе безопасного множества. Для протокола А ширина номинального контрольного диапазона была довольно небольшой, в то время как для протокола В ширина была увеличена9.0003

В некоторых ситуациях увеличение интенсивности тренировок для всадника предпочтительнее улучшения отслеживания частоты вращения педалей. Соответствующие статистические данные представляют собой вспомогательный и резистивный крутящие моменты, создаваемые электродвигателем. Более высокий вспомогательный крутящий момент указывает на то, что водитель производит меньше энергии. Контроллер функции шлагбаума является универсальным и может быть настроен таким образом, чтобы в большей или меньшей степени возникали помехи от управляющих входов. На рисунке 5 показано испытание с использованием протокола B, в котором выходная мощность гонщика была приоритетной, допуская большие ошибки частоты вращения педалей. Оператор системы может допустить большие ошибки частоты вращения педалей, выбрав более широкий безопасный диапазон, что также облегчает проектирование более широкого номинального диапазона управления. Использование номинальных контроллеров для Протокола B усилило тренировку, обеспечив большую стимуляцию ФЭС и сопротивление двигателя. Контрольные входные данные были на своих номинальных значениях в течение значительной части эксперимента, подтверждая, что более широкий безопасный диапазон приводит к меньшей модификации номинальных входных данных. В качестве альтернативы номинальные входы могут быть спроектированы таким образом, чтобы сопротивление двигателя было меньше или вход управления в целом был меньше. Тот факт, что вспомогательный крутящий момент от контроллера барьерной функции был сравним с контроллером 3M, предполагает, что ступенчатая поддержка FES перед моторной поддержкой, как в контроллере барьерной функции, является жизнеспособной альтернативой дискретному переключению между FES и управлением двигателем, как в 3M. контроллер.

Непрерывный контроллер двигателя более удобен для водителя. Непрерывность является основным отличием барьерной функции от контроллера 3M. Контроллер 3M является прерывистым всякий раз, когда частота педалирования пересекает границу неактивной зоны или угловое положение пересекает границу областей стимуляции FES Qm. Результирующее большое количество переключателей для контроллера мотора 3M представлено в Таблице 1. Особое преимущество мотора, работающего в областях Qm, заключается в том, что контроллер барьерной функции эффективен, даже когда водитель прилагает мало или вообще не прилагает волевых усилий, как показано на рисунке. в испытаниях с использованием протокола C (рис. 4). Контроллер 3M вызывал большие колебания частоты педалирования гонщика во время протокола C из-за дискретного переключения между FES и управлением двигателем. Поскольку ФЭС не всегда может сам по себе производить достаточный крутящий момент, частота вращения педалей снижалась в областях стимуляции ФЭС, что затем сопровождалось большим управляющим усилием со стороны двигателя при выходе из области.

Были небольшие отклонения от безопасного набора, поскольку асимптотическая устойчивость S зависит от выбора коэффициента усиления управления, который должен быть достаточно большим, чтобы компенсировать волевое усилие всадника и другие динамические эффекты. На практике расчет усиления с учетом большого волевого вклада водителя приводит к чрезмерному ограничению водителя во время нормальной работы. Разработка контроллеров для асимптотической устойчивости, а не более слабого свойства прямой инвариантности, помогает смягчить эти эффекты. Свойство, известное как устойчивость от входа к состоянию, которое является следствием результата UCAS в теореме 1, может быть интерпретировано как гарантия того, что некоторое близкое множество будет асимптотически устойчивым, несмотря на неучтенные возмущения ограниченной величины Xu et al. (2015 г.); Кай и Тил (2009 г.)). Таким образом, усиление контроля может быть ослаблено, чтобы способствовать комфортной и эффективной терапии, при этом гарантируя, что частота вращения педалей остается близкой к безопасному набору.

6 Заключение

В этом документе были разработаны новые FES и контроллеры двигателя, которые побуждают гонщика при стационарном цикле прилагать волевое усилие, ограничивая частоту вращения педалей в заданном пользователем диапазоне. Используя теоретические достижения для барьерных функций, контроллеры являются минимально инвазивными при постепенном переходе к контроллеру, обеспечивающему безопасность на границе безопасного набора. Входные сигналы управления выбираются из карт регулирования с достаточной регулярностью, чтобы гарантировать, что оптимальные выборы являются локально липшицевыми функциями ошибки частоты вращения педалей. Надежные инструменты управления использовались для разработки карт регулирования, которые являются подмножествами исходной неопределенной карты. Равномерная глобальная асимптотическая устойчивость определяемого пользователем безопасного набора подтверждена анализом гибридной системы. В будущем производительность контроллера может быть улучшена за счет расширения разработки до более полной динамической модели, которая учитывает эффекты активации мышц, такие как электромеханическая задержка в мышцах всадника.

Экспериментальные результаты показали, что система управления улучшила отслеживание частоты вращения педалей гонщика и эффективно ограничивала их частоту педалирования в пределах безопасного набора. Универсальность контроллера была продемонстрирована в испытаниях, преследующих две разные цели: улучшение отслеживания частоты вращения педалей или увеличение выходной мощности гонщика. Важным следующим шагом является проведение более строгих экспериментов на группе участников с неврологическими заболеваниями. У этих всадников снижена способность к волевому участию, поэтому ожидается, что результаты будут значительно отличаться от результатов здоровых всадников и будут представлять интерес для более клинически ориентированной литературы.

Заявление о доступности данных

Необработанные данные, подтверждающие выводы этой статьи, будут предоставлены авторами без неоправданных оговорок.

Заявление об этике

Исследования с участием людей были проверены и одобрены Институциональным наблюдательным советом Университета Флориды (IRB201600881). Пациенты/участники предоставили письменное информированное согласие на участие в этом исследовании.

Вклад авторов

ИИ разработал контроллер и эксперимент, написал рукопись и обработал результаты экспериментов. BA предоставил несколько обзоров рукописи и провел эксперименты. WD и RS предоставили техническое руководство и отредактировали статью. Все авторы внесли свой вклад в доработку рукописи, прочитали и одобрили представленную версию.

Финансирование

Это исследование частично поддерживается премией AFOSR №. FA9550-19-1-0169, награда №. FA9550-19-1-0053 и наградной номер. ФА9550-20-1-0238; наградой NSF №. ECS-1710621, награда №. CNS-1544396, награда №. CNS-2039054 и номер награды. 1762829; и Армейским исследовательским бюро по гранту №. W911NF-20-1-0253. Любые мнения, выводы и заключения или рекомендации, выраженные в этом материале, принадлежат автору (авторам) и не обязательно отражают точку зрения спонсирующего агентства.

Конфликт интересов

Редактор обработки заявил о прошлом соавторстве с одним из авторов WD.

Остальные авторы заявляют, что исследование проводилось в отсутствие каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Примечание издателя

Все утверждения, изложенные в этой статье, принадлежат исключительно авторам и не обязательно представляют претензии их дочерних организаций или издателя, редакторов и рецензентов. Любой продукт, который может быть оценен в этой статье, или претензии, которые могут быть сделаны его производителем, не гарантируются и не поддерживаются издателем.

Сноски

¹ Для векторов x∈Rn, y∈Rm, x,y≜xT,yTT.

² Сложение точки a∈R и множества B⊂R определяется как a+B≜a+b:b∈B.

³ Используя преобразование в уравнении. 5 мы часто используем e вместо состояния каденции z ₂ .

⁴ Набор, являющийся UCAS, также инвариантен вперед, что означает, что траектории, начинающиеся внутри набора, остаются в наборе все время.

⁵ Хотя условия усиления в уравнении. 16 потребуется, чтобы гарантировать, что такт ограничен набором S, равномерная глобальная асимптотическая устойчивость гарантирует, что такт остается близким к S, даже если условия не выполняются (см. Раздел 5.4).

⁶ Положительная функция насыщения satū+:R→R определяется как satū+u=0, если u < 0, satū+u=u, если u∈0,ū, и satū+u=ū, если u>ū .

⁷ Хотя можно разработать и более общие методы, здесь достаточно определить ρs≜γes+eH, если eH≥eL, или ρs≜γeeL−s, если eH

⁸ Функция α:R≥0→R≥0 является функцией класса K∞, если a равна нулю в нуле, непрерывна, строго возрастает и неограничена.

⁹ Набор A является UGAS для гибридной системы H, если он является UGpAS и каждое максимальное решение системы является полным, то есть решение определено в неограниченной гибридной временной области.

¹⁰ Компания Advanced Motion Controls поддержала разработку испытательного стенда, предоставив скидки на свои фирменные товары.

¹¹ В контроллере 3M пользователь определяет область, в которой управление не применяется. Асимптотически стабильная область будет вызвана выбором усиления управления, но невозможно вычислить эту область явно. В контроллере с барьерной функцией пользователь определяет безопасную границу набора, а вычислимая область отсутствия контроля индуцируется выбором усиления управления, существование которой гарантируется леммой 1.9.0003

¹² Практические усовершенствования, такие как увеличение контроля над мышцами, не включены в теоретическую разработку для простоты.

Ссылки

Эймс, А. Д., Куган, С., Эгерстедт, М., Нотомиста, Г., Шринат, К., и Табуада, П. (2019). «Барьерные функции управления: теория и приложения», в Proc. Евро. Конф. управления (IEEE), 3420–3431. doi:10.23919/ecc.2019.8796030

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Эймс, А. Д., Сюй, X., Гриззл, Дж. В., и Табуада, П. (2016). Квадратичные программы на основе функции барьера управления для систем, критически важных с точки зрения безопасности. IEEE Trans. Автоматическое управление. 62, 3861–3876.

Google Scholar

Асл, Х. Дж., Ямасита, М., Нарикиё, Т., и Каваниши, М. (2020). Схемы управления «помощь по мере необходимости» для реабилитационных роботов. Ieee/asme Trans. Мехатрон. 25, 21:00–21:11. doi:10.1109/tmech.2020.2992090

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Беллман, М. Дж., Дауни, Р. Дж., Парих, А., и Диксон, В. Е. (2017). Автоматический контроль цикличности, вызванный функциональной электрической стимуляцией с помощью электродвигателя. IEEE Trans. Автомат. науч. англ. 14, 1225–1234. doi:10.1109/TASE.2016.2527716

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Кай, К., и Тил, А. Р. (2009). Характеристики устойчивости входа к состоянию для гибридных систем. Сист. Контроль. лат. 58, 47–53. doi:10.1016/j.sysconle.2008.07.009

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Кузен, К. А., Дуэнас, В. Х., Роуз, К. А., Беллман, М. Дж., Фриборн, П., Фокс, Э. Дж., и др. (2020). Каденция с обратной связью и мгновенное управление мощностью в цикле моторизованной функциональной электрической стимуляции. IEEE Trans. контр. Сист. Технол. 28, 2276–2291. doi:10.1109/tcst.2019.2937725

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Дао, К.-Т., и Ямамото, С.-и. (2018). Помощь по мере необходимости Управление роботизированным ортезом, приводимым в действие пневматической искусственной мышцей, для реабилитации походки. Заяв. науч. 8, 499. doi:10.3390/app8040499

CrossRef Full Text | Google Scholar

Дин Б., Ай К., Лю К. и Мэн В. (2014). «Управление траекторией реабилитационного робота с использованием виртуального туннеля и адаптивного контроллера импеданса», Седьмой международный симпозиум по вычислительному интеллекту и дизайну (IEEE), 2014 г., 158–161. Дои: 10.1109/iscid.2014.204

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Дуэнас, В. Х., Кузин, К. А., Роуз, К., Фокс, Э. Дж., и Диксон, У. Э. (2020). Распределенное повторяющееся управление обучением для совместного отслеживания частоты вращения педалей при функциональной электрической стимуляции на велосипеде. IEEE Trans. киберн. 50, 1084–1095. doi:10.1109/tcyb.2018.2882755

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Ферранте С., Педрокки А., Ферриньо Г. и Молтени Ф. (2008). Езда на велосипеде, вызванная функциональной электрической стимуляцией, улучшает мышечную силу и двигательный контроль у людей, перенесших острый инсульт. Лауреат премии Europa Medicophysica-SIMFER 2007. евро. Дж. Физ. Реабилит. Мед. 44, 159–167.

Реферат PubMed | Google Scholar

Фриман, Р. А., и Кокотович, П. В. (1996). Моделирование робастного нелинейного управления: пространство состояний и методы Ляпунова . Бостон, Массачусетс: Биркхойзер.

Google Scholar

Глотфельтер П., Кортес Дж. и Эгерштедт М. (2017). Негладкие барьерные функции с приложениями к системам с несколькими роботами. Управление IEEE. Сист. лат. 1, 310–315. Дои: 10.1109/lcsys.2017.2710943

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Google Scholar

Гебель Р. Г., Санфеличе Р. и Тил А. Р. (2012). Гибридные динамические системы . Издательство Принстонского университета.

Google Scholar

Harrington, A.T., McRae, C.G.A., and Lee, SCK (2012). Оценка функциональной электрической стимуляции для помощи при езде на велосипеде у четырех подростков со спастическим церебральным параличом. Междунар. Дж. Педиатр. 2012, 1–11. doi:10.1155/2012/504387

Полный текст CrossRef | Академия Google

Хукер, С.П., Фигони, С.Ф., Роджерс, М.М., Глейзер, Р.М., Мэтьюз, Т., Сурьяпрасад, А.Г., и соавт. (1992). Физиологические эффекты электростимуляции цикла упражнений для ног у лиц с травмой спинного мозга. Арх. физ. Мед. Реабилит. 73, 470–476.

Реферат PubMed | Google Scholar

Идсё, Э.С. (2002). Разработка математической модели системы «райдер-трехколесный велосипед» . Тронхейм: Норвежский университет науки и технологий.

Google Scholar

Исали А., Аллен Б. К., Санфеличе Р. и Диксон В. Е. (2020). «Обнуление функций контрольного барьера для безопасного произвольного вращения педалей в моторизованном цикле», в IFAC Conf. Кибер-физ. Гум.-сист. (IEEE). doi:10.1016/j.ifacol.2021.04.100

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Янссен Т. В., Белтман Дж. М., Элич П., Коппе П. А., Конийненбельт Х., де Хаан А. и др. (2008). Эффекты обучения езде на велосипеде с электростимуляцией у людей с хроническим инсультом. Арх. физ. Мед. Реабилит. 89, 463–469. doi:10.1016/j.apmr.2007.09.028

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Джонстон, Т. Е., Смит, Б. Т., Оладеджи, О., Бетц, Р. Р., и Лауэр, Р. Т. (2008). Результаты домашней программы езды на велосипеде с использованием функциональной электрической стимуляции или пассивного движения для детей с травмой спинного мозга: серия случаев. J. Медицина спинного мозга. 31, 215–221. doi:10.1080/107

.2008.11760715

CrossRef Full Text | Академия Google

Джонстон, Т. Е., и Уэйнрайт, С. Ф. (2011). Езда на велосипеде с функциональной электростимуляцией у взрослого со спастическим диплегическим церебральным параличом. Физ. тер. 91, 970–982. doi:10.2522/ptj.20100286

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Камалапуркар Р., Диксон У. Э. и Тил А. (2020). О редукции дифференциальных включений и устойчивости по Ляпунову. Эсаим: управление оптим. Расчет 26, 1–16. doi:10.1051/cocv/2019074

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Google Scholar

Маккей-Лайонс, М.Дж., и Макридес, Л. (2002). Сердечно-сосудистый стресс во время современной программы реабилитации после инсульта: достаточна ли интенсивность, чтобы вызвать тренировочный эффект? Арх. физ. Мед. Реабилит. 83, 1378–1383. doi:10.1053/apmr.2002.35089

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Магенем М. и Санфеличе Р. Г. (2021). Достаточные условия прямой инвариантности и сжимаемости в гибридных включениях с использованием барьерных функций. Automatica 124, 109328. doi:10.1016/j.automatica.2020.109328

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Мор Т., Поденфант Дж., Биринг-Соренсен Ф., Гальбо Х., Тамсборг Г. и Кьер М. (1997). Увеличение минеральной плотности костной ткани после длительной электроиндуцированной циклической тренировки парализованных конечностей у человека с травмой спинного мозга. Кальцин. Ткань внутр. 61, 22–25. doi:10.1007/s002239

6

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Ouellette, M.M., LeBrasseur, N.K., Bean, J.F., Phillips, E., Stein, J., Frontera, W.R., et al. (2004). Высокоинтенсивные тренировки с отягощениями улучшают мышечную силу, самооценку функций и инвалидность у выживших после инсульта. Инсульт 35, 1404–1409. doi:10.1161/01.str.0000127785.73065.34

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Пехливан, А. У., Лоузи, Д. П., и О’Мэлли, М. К. (2015). Минимальный контроллер помощи при необходимости для роботизированной реабилитации верхних конечностей. IEEE Trans. Робот. 32, 113–124. (2020). Зацикливание FES при инсульте: новый алгоритм с обратной связью учитывает различия в функциональных нарушениях. IEEE Trans. Биомед. англ. 67, 738–749. doi:10.1109/tbme.2019.2920346

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Роуз, К., Кузен, К.А., Аллен, Б.К., и Диксон, В.Е. (2021). Совместное управление переключаемой моторизованной ездой на велосипеде FES в цикле Split-Crank с учетом насыщения входа управления мышцами. Автоматика 123, 1–11. doi:10.1016/j.automatica.2020.109294

CrossRef Full Text | Google Scholar

Санфеличе, Р. Г. (2013). О существовании управляющих функций Ляпунова и законов обратной связи по состояниям для гибридных систем. IEEE Trans. Автомат. контр. 58, 3242–3248. doi:10.1109/tac.2013.2264851

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Тревизи Э., Гуальди С., Де Конти К., Сальгетти А., Мартинуцци А., Педрокки А. и др. (2012). Езда на велосипеде, вызванная функциональной электрической стимуляцией у детей, страдающих церебральным параличом: клинический случай. евро. Дж. Физ. Реабилит. Мед. 48, 135–145.

Google Scholar

Сюй X., Табуада П., Гриззл Дж. В. и Эймс А. Д. (2015). Надежность функций контрольного барьера для критически важного для безопасности контроля** Эта работа частично поддерживается грантами Национального научного фонда 1239055, 1239037 и 1239085. IFAC-PapersOnLine 48, 54–61. doi:10.1016/j.ifacol.2015.11.152

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Развитие волевого поведения в дошкольном возрасте на JSTOR

журнальная статья

Мерри Буллок и Пауль Люткенхаус

Развитие ребенка

Том. 59, № 3 (июнь 1988 г.), стр. 664–674 (11 страниц)

Опубликовано: Wiley

https://www. jstor.org/stable/1130566

Прочитать и загрузить

Войти через школу или библиотеку

Альтернативные варианты доступа

Для независимых исследователей

Читать онлайн

Читать 100 статей в месяц бесплатно

Подписаться на JPASS

Неограниченное чтение + 10 загрузок

Артикул для покупки

34,00 $ — Загрузить сейчас и позже

С помощью личного аккаунта вы можете читать до 100 статей каждый месяц за бесплатных .

Уже есть учетная запись? Войти

• Доступ ко всему в коллекции JPASS
• Читать полный текст каждой статьи
• Загрузите до 10 статей в формате PDF, чтобы сохранить и сохранить

• Доступ ко всему в коллекции JPASS
• Читать полный текст каждой статьи
• Загрузите до 120 статей в формате PDF, чтобы сохранить и сохранить

Приобрести PDF-файл

Купите эту статью за 34,00 долларов США.

Как это работает?

1. Выберите покупку вариант.
2. Оплатить с помощью кредитной карты или банковского счета с PayPal.
3. Прочтите свою статью в Интернете и загрузите PDF-файл из своей электронной почты или своей учетной записи.

Предварительный просмотр

Предварительный просмотр

Для описания ранних волевых навыков были изучены способности детей ясельного возраста приводить свою деятельность в соответствие с внешними стандартами задач, а также отслеживать и контролировать деятельность в отношении результатов. Наблюдали за детьми в возрасте от 15 до 35 месяцев, когда они участвовали в ряде игр и заданий по уборке. Результаты показали, что существует последовательная модель развития в отношении того, в какой степени дети сосредотачиваются на достижении результатов (а не в действиях ради самих действий), в какой степени они контролируют, корректируют и контролируют действия, а также в частоте, с которой они реагируют на их результаты положительно. Эти паттерны интерпретируются с точки зрения изменения представлений о действиях, способности к саморегуляции и активного вовлечения себя в действия.

Как флагманский журнал Общества исследований в области развития ребенка, развитие ребенка публикует статьи, эссе, обзоры и учебные пособия по различным темам в области детского развития с 1930 года. Охватывая многие дисциплины, журнал предоставляет последние исследования не только для исследователей и теоретиков, но и для детских психиатров, клинических психологов, психиатрических социальных работников, специалистов по дошкольному воспитанию, педагогов-психологов, педагогов специального образования и других исследователей.

Wiley — глобальный поставщик контента и решений для рабочих процессов на основе контента в областях научных, технических, медицинских и научных исследований; профессиональное развитие; и образование. Наши основные виды деятельности выпускают научные, технические, медицинские и научные журналы, справочники, книги, услуги баз данных и рекламу; профессиональные книги, продукты по подписке, услуги по сертификации и обучению, а также онлайн-приложения; а также образовательный контент и услуги, включая интегрированные онлайн-ресурсы для преподавания и обучения для студентов, аспирантов и учащихся на протяжении всей жизни. Компания John Wiley & Sons, Inc., основанная в 1807 году, уже более 200 лет является ценным источником информации и понимания, помогая людям во всем мире удовлетворять свои потребности и воплощать в жизнь свои стремления. Wiley опубликовал работы более 450 нобелевских лауреатов во всех категориях: литература, экономика, физиология и медицина, физика, химия и мир. Wiley сотрудничает со многими ведущими мировыми обществами и ежегодно публикует более 1500 рецензируемых журналов и более 1500 новых книг в печатном и онлайн-формате, а также базы данных, основные справочные работы и лабораторные протоколы по предметам STMS. С растущим предложением открытого доступа Wiley стремится к максимально широкому распространению и доступу к контенту, который мы публикуем, и поддерживает все устойчивые модели доступа. Наша онлайн-платформа Wiley Online Library (wileyonlinelibrary.com) — одна из самых обширных в мире многопрофильных коллекций онлайн-ресурсов, охватывающих жизнь, здоровье, социальные и физические науки, а также гуманитарные науки.

Этот предмет является частью коллекции JSTOR.
Условия использования см. в наших Условиях использования
Развитие ребенка © 1988 Общество исследований детского развития
Запросить разрешения

Волевых потребностей | Агентство и ответственность: избранные эссе

Фильтр поиска панели навигации Oxford AcademicАгентство и ответственность: избранные эссеМетафизикаМоральная философияФилософия действияФилософия разумаСоциальная и политическая философияКнигиЖурналы Термин поиска мобильного микросайта

Закрыть

Фильтр поиска панели навигации Oxford AcademicАгентство и ответственность: избранные эссеМетафизикаМоральная философияФилософия действияФилософия разумаСоциальная и политическая философияКнигиЖурналы Термин поиска на микросайте

Расширенный поиск

• Иконка Цитировать Цитировать

• Разрешения

• Делиться
  • Твиттер
  • Еще

Ссылка

Watson, Gary,

‘волевые потребности’

,

Агентство и ответственность: отобранные очерки

(

Oxford,

2004;

онлайн Edn,

Academan

, 100009

EDN,

, 1000 3

,

, 10003

,

, 10003

.

), https://doi.org/10.1093/acprof:oso/9780199272273.003.0005,

, по состоянию на 17 сентября 2022 г.

Выберите формат Выберите format.ris (Mendeley, Papers, Zotero).enw (EndNote).bibtex (BibTex).txt (Medlars, RefWorks)

Закрыть

Фильтр поиска панели навигации Oxford AcademicАгентство и ответственность: избранные эссеМетафизикаМоральная философияФилософия действияФилософия разумаСоциальная и политическая философияКнигиЖурналы Термин поиска мобильного микросайта

Закрыть

Фильтр поиска панели навигации Oxford AcademicАгентство и ответственность: избранные эссеМетафизикаМоральная философияФилософия действияФилософия разумаСоциальная и политическая философияКнигиЖурналы Термин поиска на микросайте

Advanced Search

Abstract

Гарри Франкфурт и Бернард Уильямс утверждали, что наша честность как агентов зависит от формы добровольной недееспособности. Эта глава исследует этот тезис, отличая такие потребности от патологий принуждения и зависимости, которые деформируют нашу волю, а также от того, что можно было бы назвать нормативной и совещательной необходимостью. Оказывается, трактовка феномена Франкфуртом обнаруживает неясность в отношении различных ролей заботы и одобрения в его трактовке агентности.

Ключевые слова: волевая необходимость, Франкфурт, Вильямс, обдумывание, воля, решение, целостность, одобрение, забота, желание

Тема

Философия действияСоциальная и политическая философияМоральная философияМетафизикаФилософия разума

В настоящее время у вас нет доступа к этой главе.

Войти

Получить помощь с доступом

Получить помощь с доступом

Доступ для учреждений

Доступ к контенту в Oxford Academic часто предоставляется посредством институциональных подписок и покупок. Если вы являетесь членом учреждения с активной учетной записью, вы можете получить доступ к контенту одним из следующих способов:

Доступ на основе IP

Как правило, доступ предоставляется через институциональную сеть к диапазону IP-адресов. Эта аутентификация происходит автоматически, и невозможно выйти из учетной записи с IP-аутентификацией.

Войдите через свое учреждение

Выберите этот вариант, чтобы получить удаленный доступ за пределами вашего учреждения. Технология Shibboleth/Open Athens используется для обеспечения единого входа между веб-сайтом вашего учебного заведения и Oxford Academic.

1. Нажмите Войти через свое учреждение.
2. Выберите свое учреждение из предоставленного списка, после чего вы перейдете на веб-сайт вашего учреждения для входа.
3. Находясь на сайте учреждения, используйте учетные данные, предоставленные вашим учреждением. Не используйте личную учетную запись Oxford Academic.
4. После успешного входа вы вернетесь в Oxford Academic.

Если вашего учреждения нет в списке или вы не можете войти на веб-сайт своего учреждения, обратитесь к своему библиотекарю или администратору.

Войти с помощью читательского билета

Введите номер своего читательского билета, чтобы войти в систему. Если вы не можете войти в систему, обратитесь к своему библиотекарю.

Члены общества

Доступ члена общества к журналу достигается одним из следующих способов:

Войти через сайт сообщества

Многие общества предлагают единый вход между веб-сайтом общества и Oxford Academic. Если вы видите «Войти через сайт сообщества» на панели входа в журнале:

1. Щелкните Войти через сайт сообщества.
2. При посещении сайта общества используйте учетные данные, предоставленные этим обществом. Не используйте личную учетную запись Oxford Academic.
3. После успешного входа вы вернетесь в Oxford Academic.

Если у вас нет учетной записи сообщества или вы забыли свое имя пользователя или пароль, обратитесь в свое общество.

Вход через личный кабинет

Некоторые общества используют личные аккаунты Oxford Academic для предоставления доступа своим членам. Смотри ниже.

Личный кабинет

Личную учетную запись можно использовать для получения оповещений по электронной почте, сохранения результатов поиска, покупки контента и активации подписок.

Некоторые общества используют личные аккаунты Oxford Academic для предоставления доступа своим членам.

Просмотр учетных записей, вошедших в систему

Щелкните значок учетной записи в правом верхнем углу, чтобы:

• Просмотр вашей личной учетной записи и доступ к функциям управления учетной записью.
• Просмотр институциональных учетных записей, предоставляющих доступ.

Выполнен вход, но нет доступа к содержимому

Oxford Academic предлагает широкий ассортимент продукции. Подписка учреждения может не распространяться на контент, к которому вы пытаетесь получить доступ. Если вы считаете, что у вас должен быть доступ к этому контенту, обратитесь к своему библиотекарю.

Ведение счетов организаций

Для библиотекарей и администраторов ваша личная учетная запись также предоставляет доступ к управлению институциональной учетной записью. Здесь вы найдете параметры для просмотра и активации подписок, управления институциональными настройками и параметрами доступа, доступа к статистике использования и т. д.

Покупка

Наши книги можно приобрести по подписке или приобрести в библиотеках и учреждениях.

Информация о покупке

Взятие под контроль исследований в области волевого контроля: вызовы для будущей теории и исследований title={Возьмем под контроль исследования в области волевого контроля: вызовы для будущей теории и исследований}, автор = {Пол Р.

• P. Pintrich
• Published 1999
• Psychology
• Learning and Individual Differences

View via Publisher

Design and implementation of volitional control support in mathematics courses

• Chanmin Kim, Kimberly N. Bennekin

• Psychology

• 2013

Мы разработали поддержку волевого контроля с четырьмя этапами для инициации цели («Хочу этого»), формирования цели («Планируй это»), контроля действия («Сделай это») и контроля эмоций (« Заканчивай») на основе…

Воля завершает головоломку: разработка и оценка модели интегративных черт саморегулируемого обучения

• Лаура Дорренбахер, Ф. Перельс

• Психология

• 2015

саморегулируемые учебные заведения социально-когнитивный каркас и включают когнитивный, метакогнитивный и мотивационный компоненты. Тем не менее, эти теории частично игнорируют…

Роль воли в дистанционном обучении: исследование ее возможностей

• M. Deimann, T. Bastiaens

• Образование

• 2010

исследование и практика. В нем описывается, как…

Эффективность поддержки волеизъявления (VoS) в содействии регулированию усилий и успеваемости учащихся в онлайн-курсе математики

• Чанмин Ким, Кимберли Н. Беннекин

• Психология

• 2016

Цели этого исследования состояли в том, чтобы исследовать (а) влияние поддержки воли (VoS) на мотивацию студентов, регулирование усилий и производительность, а также (б) восприятие студентов о…

Уточнение конструктов мотивации, регуляции мотивации и воли в моделях саморегулируемого обучения

• Б. Чоу

• Психология

• 2009

Модели саморегулируемого обучения подчеркивают, что учащиеся более эффективны, когда они мотивированы на самостоятельное обучение. Однако термины мотивация, регуляция мотивации и…

Развитие академической саморегуляции: роль когнитивных и мотивационных факторов

• Пинтрич П., Зушо Акене

• Биология, психология

• 9002 9002

  Интегративная модель саморегулируемого обучения для студентов университетов: вклад социально-когнитивной теории носителей

  • М. Ф. Залазар-Хайме, Л. Медрано

  • Психология

  • 2020

  Саморегулируемое обучение (SRL) вызывает все больший интерес в исследованиях в области образования. Хотя модели SRL соглашаются с динамическим взаимодействием между предусмотрительностью, производительностью и саморефлексией…

  Саморегуляция, культура и академическая задержка вознаграждения

  Способность откладывать краткосрочное удовлетворение для достижения ценных долгосрочных целей имеет важное значение. личного и даже общественного успеха. Мы предоставляем обзор концептуального статуса задержки…

  Роль мотивационного регулирования в подготовке к экзамену: результаты стандартизированного дневникового исследования

  • Н. Эккерляйн, Энн Рот, Тобиас Энгельшалк, Г. Штойер, Б. Шмитц, М. Дрезель

  • Психология

    Front. Психол.

  • 2019

  Высокое качество мотивационной регуляции было связано со снижением негативного влияния мотивационных трудностей на затрачиваемые усилия в процессе обучения, что означает, что мотивационная регуляция может буферизовать конкретные мотивационные проблемы, возникающие в процессе обучения.

  Исследования мотивации в письменной форме: теоретические и эмпирические соображения

  • Г. А. Тройя, Ребекка Шенкленд, Кимберли Уолберс

  • Психология

  • 2012
  90 перспектива. Сначала мы суммируем основные результаты, связанные с 4 теоретическими компонентами…0003

  Поддержание мотивации и регулирования эмоций: измерение индивидуальных различий в академических волевых стратегиях

  • Эрин Дж. Макканн, Т. Гарсия

  • Психология

  • 1999

  13013013010130130137 гг.

  Corno

  • Психология

  • 1989

  В этой главе делается попытка охарактеризовать роль воли в саморегулируемом обучении (SRL). Большинство концепций SRL включают аспекты воли и могут даже частично основываться на волевых данных, но…

  Саморегуляция: направления и задачи будущих исследований

  • М. Зейднер, М. Букертс, П. Пинтрих

  • Психология

  • 2000

  — контроль убеждений и академических целей в отношении результатов, связанных с достижениями

  • Д. Ф. Лопез

  • Психология

  • 1999

  Связь между мотивационным регулированием старшеклассников и использованием ими стратегий обучения, усилий и успеваемости в классе.

  • К. Уолтерс

  • Образование, психология

  • 1999

  Волевые аспекты мотивации достижения и выученной беспомощности: к комплексной теории контроля действий.

  Роль целеполагания в саморегулируемом обучении.

  
  • П. Пинтрих

  • Образование

  • 2000

  Мотивация у афроамериканцев

  • С. Грэм
  Психология0003
  • 1994

  Было проанализировано около 140 исследований, включающих афроамериканскую эмпирическую литературу по мотивации. Обзор был организован вокруг пяти тем, объединенных тремя более широкими предположениями о… содействие внутренней мотивации, социальному развитию и благополучию.

  Исследования, основанные на теории самоопределения, были сосредоточены на социально-контекстных условиях, которые способствуют, а не препятствуют естественным процессам самомотивации и здорового психологического развития, что привело к постулату о трех врожденных психологических потребностях — компетентности, автономии и родственности. .

  Индивидуальные различия — аффективные и волевые процессы — учащиеся, личность, исследования и преподавание

  Люди эмоционально реагируют на свои собственные и чужие действия, часто характерным образом. Получение оценки «В» по курсу может вызвать опустошение у встревоженного студента, который ожидал «А». Психологи считают, что темперамент учащегося взаимодействует с ожиданиями в отношении оценки за курс, вызывая негативную эмоциональную реакцию.

  Характерные эмоциональные реакции и определенные качества темперамента являются примерами психологических процессов, которые являются аффективными. Аффективные процессы включают в себя все чувства и реакции, положительные или отрицательные, связанные с эмоциональным поведением, знаниями или убеждениями. Аффект может изменить восприятие ситуаций, а также результаты когнитивных усилий; он также может подпитывать, блокировать или прекращать познание и поведение.

  Аффективные процессы переплетаются с аспектами мотивации и воли. В образовательных ситуациях мотивационные убеждения и суждения учащихся о своих способностях влияют на их намерения и планы. Таким образом, учащиеся, считающие себя «плохо разбирающимися в математике», будут предпочитать другие предметы и испытывать трудности на уроках математики. Воля, древнее психологическое понятие, словарное определение которого относится к целеустремленному стремлению, охватывает ряд мотивационных и волевых процессов, проявляемых человеческими существами. Мотивационные процессы лежат в основе решения преследовать цель; это желания и стремления, которые приводят к намерениям, в свою очередь продиктованным интересом и опытом. Волевые процессы вступают в действие после формирования целей и намерений; эти процессы отражают шаги по реализации целей и способы управления ресурсами. Современная психология стала рассматривать мотивацию и волю как ярлыки категорий для различных волевых процессов.

  В 1980 году Эрнест Хилгард писал, что основной задачей современной научной психологии должно быть понимание процессов, лежащих в основе трех центральных функций человека — познания (восприятие, память и обработка информации), привязанности и побуждения. Действительно, с начала двадцатого века психология в образовании была переполнена программами исследований качеств и характеристик людей, подпадающих под одну из этих трех функциональных категорий. Интеллект, например, является когнитивным, импульсивность — аффективной, а самооценка — волевой. Некоторые хорошо изученные процессы влияют на обязательства и поэтому считаются мотивационными. Одним из примеров является самоэффективность, своего рода вера в личные способности. В другом исследовании изучаются процессы, которые люди используют для защиты уже сформированных обязательств, например, самоконтроль и самовознаграждение. Когда эти процессы происходят после принятия обязательства, они являются волевыми.

  Еще в середине двадцатого века теории начали определять диапазон переменных внутри и между категориями, которые можно достоверно и надежно измерить у людей. Но, несмотря на значительный прогресс до и после работы Хилгарда в 1980 году, необходимы дополнительные усилия, чтобы объяснить, как триада человеческих функций работает вместе на уровне процесса. Более того, эта исследовательская программа практически неизвестна тем, кто не занимается психологией, и неспециалисты часто не знают, как психологи используют эти термины.

  Для некоторых целей аффективные и волевые процессы оказались настолько взаимосвязанными, что даже психологам не имеет большого смысла разделять их. Одна группа исследователей, Stanford Aptitude Seminar, изобрела гибридный термин affcon, , чтобы отразить эту точку зрения. Учитывая сложный социокультурный контекст, в котором сегодня проходит школьное обучение, трудно переоценить важность для педагогов, родителей и консультантов понимания того, как изменения аффекта могут влиять на волевые действия и наоборот: и то, и другое играет центральную роль в готовности к работе и качестве. усилий, вложенных студентами в учебу.

  Три примера служат иллюстрацией того, как взаимодействие между академически-интеллектуальными процессами и процессами общения влияет на цели педагогов-практиков, лиц, принимающих решения, и студентов. Примеры отражают текущие проблемы, а также постоянные проблемы.

  Cognitive Engagement

  Школьный класс — это социальный контекст, предлагающий учащимся множество возможностей отвлечься от работы. В то же время организация занятий требует поведенческого самоконтроля. Это парадоксальное сочетание возможностей и требований указывает на необходимость творческого обучения, которое полностью вовлекает учащихся в работу в классе и побуждает их стремиться к успеху. Концепция когнитивного взаимодействия является важной целью обучения в классе практически на всех уровнях образования.

  Частью новой парадигмы обучения является обеспечение учителей набором стратегий для поощрения когнитивной активности. Современная реформа образования делает упор на успех как на награду, но побуждает учителей использовать другие стимулы для продвижения учащихся. Занятия и опыт, основанные на собственных интересах учащихся, а также задания, требующие осмысленного обсуждения тем и материала, способствуют познавательной активности. Эмпирические исследования также поддерживают методы обучения исследованию, которые делают мышление явным и раскрывают скрытые предположения в содержании, начиная от повествований и заканчивая убедительными аргументами. Исследования в области преподавания, проведенные между 1970 и начало двадцать первого века ясно показывают, что учащиеся не обращают внимания на утомительные модели традиционного обучения, когда учащиеся слушают, а учителя говорят.

  Информация о том, какие реформы и стратегии работают в различных ситуациях, была получена в результате оценок образовательных программ. Часто они демонстрируют недостаточность прямого воздействия на результаты обучения, такие как баллы успеваемости. Скорее, успеваемость улучшается в результате использования аффконных ответов учащихся, когда они участвуют в школьной работе и выполняют ее.

  Ответственность учащегося

  Учащийся, который берет на себя ответственность за обучение, саморегулируется и самомотивирован, намеренно направляя энергию на выполнение учебных задач. Самостоятельные стартапы уже давно пожинают академические плоды. Исследования, проведенные в период с 1980 по начало двадцать первого века, выявили установки, навыки и поведение, характеризующие саморегулирующихся учащихся, и подчеркнули важную роль, которую навыки саморегуляции играют в результатах обучения. Исследователи также разработали программы, помогающие более слабым учащимся приобретать знания и навыки саморегуляции. Консультанты и учителя могут использовать такие программы для обучения студентов ответственности. Точно так же родители могут моделировать саморегуляцию и стратегии выполнения домашних заданий.

  Саморегулирование и личная ответственность связаны с процессами affcon. Тщательное самоуправление необходимо, когда выполнение поставлено под угрозу; например, когда учащийся испытывает скуку или понимает, что задание будет трудным для выполнения. Тогда на первый план выступают процессы, требующие усилий, которые отмечают волю, со смыслом «пристегнуться». Однако не все академические ситуации требуют волевого контроля. В некоторых видах деятельности в учебной программе обучение может происходить без усилий, почти автоматически. Когда человек находится в аффективном состоянии, которое Михай Чиксентмихайи назвал «потоком», нет необходимости истощать волевые резервы.

  Проницательные учителя и родители будут внимательно слушать и следить за признаками эмоционального стресса у школьников и поощрять высоко мотивированных детей получать удовольствие от времени между работой и игрой. Негативные физиологические, а также эмоциональные изменения могут быть результатом чрезмерного давления на детей в школе. Хотя способность отслеживать и контролировать эмоции увеличивается по мере развития, некоторые различия сохраняются даже у взрослых.

  Адаптивное обучение

  Все более разнообразный контингент учащихся заставляет учителей дифференцировать учебный план и обучение. Некоторые распространенные стратегии дифференциации оказались неэффективными с академической точки зрения; например, обучение нижней трети класса. Существуют также хорошо задокументированные негативные социальные последствия других стратегий дифференциации, в первую очередь распространенная практика отслеживания и сохранения оценок. Чтобы учесть индивидуальные различия учащихся, учитель должен делать только добро.

  Некоторые типы совместных рабочих групп, созданные для отражения разнородности учащихся в классах, дают положительные результаты: Учащиеся оказывают и получают помощь от сверстников; они учатся организовывать и управлять сроками; вся группа получает вознаграждение, когда отдельные лица прилагают все усилия. Но даже эффективные групповые мероприятия работают лучше всего в короткие промежутки времени; мотивация и аффект поддерживаются гибкостью. При формировании кооперативных групп преподаватели должны учитывать стили аффективности и саморегуляции учащихся, а также их статусные характеристики и уровни достижений. Исторически сложилось так, что важность учета афкон-профиля студентов не учитывалась при обсуждении и принятии решений по адаптивному обучению.

  Еще один важный момент, касающийся адаптивного обучения, заключается в том, что хорошие учителя всегда обращаются к ученикам в соответствии с их отношением и стилем работы. Для любой заданной задачи то, что учащийся представляет в виде интереса и отношения, а также предшествующих знаний, часто диктует конкретное объяснение, пример или предложение по улучшению. Различные объяснения, примеры и предложения дойдут до учащихся с другими интересами или резко противоположными стилями поведения. Более того, адаптивное обучение означает смену курса по мере собственного развития учащегося. Следовательно, в игру вступает изречение учителя: «Если вы не можете достичь их одним способом, попробуйте другим». Адаптивное обучение требует, чтобы учитель не только обходил наблюдаемые слабости учащихся, но и извлекал выгоду из их сильных сторон. Когда учащегося отстраняют от традиционного обучения в компенсационных целях, должны быть предприняты одновременные усилия по развитию способности непосредственно к традиционному обучению. В конце концов, именно в обычные классы вернутся многие студенты специальных программ.

  Несмотря на растущее количество исследований аффективных и волевых процессов в образовании, многие программы остаются разрозненными, даже когда конструкции значительно пересекаются. До сих пор обсуждаются важные теоретические вопросы, в том числе необходимость проведения различий между такими взаимосвязанными понятиями, как мотивация и воля, и точный характер связей в трилогии психических функций Хилгарда. Некоторые уважаемые теоретики, такие как Ричард Сноу и Джулиус Куль, предлагают сложные и ситуативные (контекстно-зависимые) модели, модели, которые предполагают необходимость нового языка, а также новых методов практической оценки и клинического лечения. По мере того, как продолжается двадцать первый век, работа в этих направлениях будет продвигаться вперед, что в конечном итоге приведет к появлению совершенно иных способов осмысления аффекта и волевых действий в образовании.

  B ERLINER , D AVID C. и C ALFEE , R OBERT C., ред. 1996. Справочник по педагогической психологии. Нью-Йорк: Макмиллан.

  C ОХЕН , E ЛИЗАБЕТ . 2001. «Справедливость в школах и классах». В г. «Образование через столетие: столетний том», изд. г. Лин Корно. Чикаго: Национальное общество изучения образования.

  К ОРНО , Л ЮН . 1993. «Самые продуманные планы: современные концепции воли и образовательных исследований». Исследователь в области образования 22 (2): 14–22.

  К ОРНО , Л ЮН . 2000. «По-другому взглянуть на домашнюю работу». Журнал начальной школы 100: 529–548.

  C SIKSZENTMIHALYI , M IHALYI . 1975. За пределами скуки и беспокойства. Сан-Франциско: Джосси-Басс.

  Г ОЛЕМАН , Д АНИЭЛ . 1997. Эмоциональный интеллект. Нью-Йорк: Бантам.

  Х ИДИ , С УЗАННЕ ; R ENNINGER , К.А NN ; и K RAPP , A NDREAS . л992. «Современное состояние исследований интересов». В Роль интереса в обучении и развитии, изд. Сюзанна Хиди, К. Энн Реннингер и Андреас Крапп. Хиллсдейл, Нью-Джерси: Эрлбаум.

  H ILGARD , E RNEST R. 1980. «Трилогия разума: познание, привязанность и воля». Журнал истории поведенческих наук 16: 107–117.

  К УХЛ , Ж УЛИУС . 2000. «Волевая основа теории взаимодействия систем личности: приложения». В контекстах обучения и лечения. Международный журнал исследований в области образования 33: 665–703.

  O AKES , J EANNE . 1985. Отслеживание: как школы структурируют неравенство. Нью-Хейвен, Коннектикут: Издательство Йельского университета.

  P INTRICH , P AUL R., и S ЧАНК , D ALE H. 1996. Мотивация в образовании: теория, исследования и приложения. Энглвуд Клиффс, Нью-Джерси: Прентис-Холл.

  R ANDI , J UDI и C ORNO , L YN . 1997. «Учителя как новаторы». В International Handbook of Teachers and Teaching, Vol. 2, изд. Брюс Дж. Биддл, Томас Л. Гуд и Айвор Ф. Гудсон. Дордрехт, Нидерланды: Kluwer.

  R EIGELUTH , C HARLES M., изд. 1999. Теории и модели учебного дизайна: новая парадигма теории обучения, Vol. 2. Махва, Нью-Джерси: Эрлбаум.

  S ТЭНФОРД A ПИТУД S ЭМИНАР . 2001. Переосмысление концепции способностей: расширение наследия Ричарда Э.

  No related posts.