Fractional order controllers increase the robustness of closed-loop deep brain stimulation systems

Received 8 April 2020; Revised 7 July 2020; Accepted 23 July 2020

^aDepartment of Biology, University of Texas at San Antonio, San Antonio, TX 78249, USA

^bNational Center for Research and Technological Development, (CENIDET), Morelos, 62490, Mexico

^cDepartment of Mathematics, University of Texas at San Antonio, San Antonio, TX 78249, USA

我们研究了在脑深部电刺激的闭环数学模型中使用分数阶的比例、积分和微分（PID）控制器的效果。该控制器的目的是抑制帕金森病神经网络模型的振荡。我们改变了内部参数，如控制器的比例增益、外部变量、网络的兴奋度。我们发现在大多数情况下分数阶分量使模型对控制器比例增益变化的鲁棒性提高了数倍。同样，与传统的PID情况相比相比，控制器可以被设置为一组固定的增益，这可以使系统在突触权重变化的更大范围内保持稳定，否则会导致振荡活动。鲁棒性的增加是分数阶微分特性的结果，它提供了过去活动的内部记忆痕迹，作为一个负反馈系统发挥作用。分数阶PID控制器可以为开发独立的闭环脑深部电刺激系统提供平台。

原文：Fractional order controllers increase the robustness of closed-loop deep brain stimulation systems

译文：分数阶控制器提高闭环脑深部电刺激系统的鲁棒性