基于減肥運動和跑步的非線性參數估計與辨識算法的研究＊

茍小平 ,張萬軍 ,張 峰 ,張景軒 ,張景怡 ,張景妍

（1.隴東學院體育學院，甘肅 慶陽 745000；2.甘肅澤德電子技術有限公司，甘肅 天水 741003；3.蘭州工業化設備有限公司，甘肅 蘭州 730050）

1 問題的提出

體育活動日益減少，兒童健康問題將成為全面建設小康社會的緊迫問題[1-4]。現有研究表明，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]等學者的研究重點集中在體育產品的研制及插補曲線的應用上[24-28]。

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

2 隨機近參數估計法

考慮了模型（1）的參數辨識問題。設準則函數為

式中：h（·）是標量函數；Dk是輸入-輸出的數據集。一階梯度函數：

使漸變為零：

然后將模型（4）的辨識問題歸結為求解方程：

3 減肥運動和跑步測試平臺介紹

減肥運動和跑步機器人控制算法測試的實驗地點為隴東學院體育學院，隴東學院體育學院室內溫度為25～35℃，圖1 為減肥運動和跑步跑步機器人控制算法測試平臺。

圖1 減肥運動和跑步測試平臺

4 仿真與分析

使用MATLAB 軟件對減肥運動和跑步的非線性參數估計與辨識算法進行仿真，分別做出非線性參數估計、非線性辨識算法及估計辨識算法等試驗模擬圖，如圖2、圖3 和圖4 所示。本試驗的目的是驗證上述控制方法的分析誤差。

圖2 試驗模型圖1

圖3 試驗模型圖2

圖4 試驗模型圖3

由仿真圖2～4 可知：非線性參數估計與辨識算法明顯優于其它的算法，仿真結果驗證了輔助模型參數辨識的可行性和有效性，對運動訓練具有較強的參考意義。