Motorische controle
Hoorcollege 1
Motorisch gedrag: gedrag dat bestaat uit het verplaatsen van ledematen om een doel in de
omgeving te bereiken
- Wordt veroorzaakt door het produceren van spierkrachten en momenten rondom gewichten
- Motorische controle: het systematisch reguleren van verplaatsingen van ledematen om een
doel in de omgeving te bereiken. Denk hierbij aan een robot, die wordt ook systematisch
gereguleerd.
- Maar wat is er anders aan een robot in vergelijking met ons? Wij kunnen iets doen op
meerdere manieren, een robot kan niet omgaan met verstoringen.
Motorische controle is een multidisciplinair veld.
Sensorimotor -> doelgericht gedrag, dit heeft ook te maken met perceptie en ons sensorisch
systeem.
>Check cursuswijzer en leerdoelen.
Vrijheidsgraden probleem 19e eeuw
- Een uitvoerende macht die compleet verantwoordelijk is voor het controleren en uitvoeren
van beweging. Soort mini-mens die alles coördineert.
- Hoe zien de commando’s van deze uitvoerende macht eruit?
- De arm heeft 7 vrijheidsgraden -> 7 hoeken die gecontroleerd worden.
- Kan een homunculus dat? -> spieren als input nemen.
DoF -> het aantal vrijheidsgraden in een lichaam is te groot waardoor het te ingewikkeld wordt om
elke vrijheidsgraad apart aan te sturen.
Is er wel een probleem als wij doelgerichte bewegingen kunnen maken? -> lichaam heeft dus een
oplossing
Verschillende ideeën over oplossingen:
- Revalidatie; geen controle meer, hoe kunnen wij helpen?
- Sport; hoe worden topsporters beter?
Is er een voordeel aan het hebben van teveel vrijheidsgraden? Ja, wij kunnen zo makkelijk meerdere
bewegingen uitvoeren om bijvoorbeeld uit een bepaalde onprettige situatie te komen.
,Motorische controle is anders
Nieuwe breinstructuren ontwikkeld door evolutie -> meer ‘’cognitief’’ gedrag.
Verschillende benaderingen worden gebruikt voor verschillende onderwerpen. Gedrag kan verklaard
worden door de ene theorie, maar niet door een andere theorie en andersom.
Waarom is het relevant verschillende benaderingen uit te leggen?
- Sommige benaderingen zouden fout kunnen zijn
- Uiteindelijk dragen alle benaderingen tezamen bij aan de doorgronding van motorische
controle.
Verschillende visies in de cursus
- Reflexen
- Balans
- Lopen
- Reiken/wijzen
- Sequenties van handelen
Doelgericht gedrag
Overeenkomsten beweging en handeling
Beweging: verplaatsing van ledematen
Handeling: uitvoeren van een taak
De overeenkomsten: wordt beide door spiercontracties veroorzaakt. Dit is van belang om doelgericht
gedrag uit te drukken.
De verschillen: handelingen zijn doelgericht, beweging niet. Handelingen zijn meerdere bewegingen.
Handelingen kunnen komen door meerdere beweging achter elkaar uit te voeren. Handelingen zijn
gedefinieerd door de omgeving en de taak, hiervoor is perceptie nodig.
Sensorimotor principe: sensorische informatie is nodig om doelgerichte handelingen uit te kunnen
voeren, sensorische perceptie maakt het mogelijk dat motorisch gedrag doelgericht is.
Hoofdvragen uit het boek:
- Wat is het dat doelgericht gedrag doelgericht gedrag maakt?
- Hoe is het mogelijk dat we doelgericht gedrag kunnen uitvoeren?
,Principes van fouten-correctie feedback controle
Wat zijn fouten? Doelgerichte bewegingen komen niet altijd aan bij het doel. Feedback is nodig om
fouten te corrigeren.
Fouten (errors):
- Open-loop systemen: output van het systeem kan niet gebruikt worden om een actie aan te
passen.
- Gesloten-loop systemen: de output van het systeem wordt direct gebruikt of wordt
bijgevoegd aan het controlemechanisme om de actie aan te passen.
Voorbeeld van een loop is bijvoorbeeld darten. Bij een gesloten loop is dit bijvoorbeeld autorijden
door continue te corrigeren.
Hoe moet je nadenken over een fout?
Controle systeem
Controle variabele
Zie plaatje. Controle is hierbij de
hoeveelheid kracht.
Feedback wordt gebruikt om het gecontroleerde doel te bereiken
Fundamentele doel (foutencorrectie) feedback controle: fouten reduceren tot nul of dicht bij nul
Gesloten-loop controle = foutencorrrectie feedback controle -> negatieve feedback controle
Basale idee van feedback controle: observeren wat het gecontroleerde systeem eigenlijk doet en dit
gebruiken om te vergelijken tussen wat je verwacht en wat er gebeurt om vast te stellen wat er
gedaan moet worden….
Feedback – closed-loop control
Hoe ontstaan fouten?
Gebruiker: harder fietsen
Verstoring: stoplicht te lang op rood, of wegafzetting.
Andere gewenste waarde: persoon wil nog even bijkletsen voor college.
, Omzetten van de fout
- Hoe zet je een fout om in verandering van de controle variabele?
Fout: teken = richting (+/-)
Grootte
Feedback controle wet
- De regel of procedure die bepaalt hoe het signaal van de fout veranderd moet worden voor
de gecontroleerde variabele. Bijv veranderen van de waarde van de fout in een verandering
van de controle variabele.
Simpele controle wet: proportionele feedback controle wet
Parameters controle wet:
- Controle variabele: gp * error + b
- g= gain
- b= waarde van de controle variabele als de fout 0 is
Feedback – gesloten-loop control
- De grootte van de gain heeft effect op hoe de fout wordt gecorrigeerd.
- Denk aan de snelheidsinstelling van je muis
- Denk aan een golf-swing. Fout naar target -> zwaai. Club bepaalt de gain.
- Armbeweging -> hoge gain
- Beenbeweging -> lage gain
- Gain: fouten weg reguleren
Parameters van de controle wet
C = Gp * E + b
Controle wet parameters zijn afhankelijk van het gecontroleerde systeem: parameters moeten goed
gematched zijn met de eigenschappen van het systeem om de controle doelen te behalen.
- De parameters van de controle wet beschrijven het model van het systeem
De controle wet parameters representeren een soort van model van het gecontroleerde systeem
C * 1 / Gp -> beschrijft het systeem
Bij een gegeven input -> wat is de output
Gp = inverse model ( want gp is inverse van 1/gp)
Feedback controle gaat niet alleen over het verbeteren van fouten.
Feedback controle is niet foutencorrectie
- Dynamische response: de manier waarop een gecontroleerde variabele verandert als er een
fout wordt verkleind. Bij snelle response heb je een hoge gain. Er is altijd een tijdsvertraging
in een feedback controle systeem.
Hoorcollege 1
Motorisch gedrag: gedrag dat bestaat uit het verplaatsen van ledematen om een doel in de
omgeving te bereiken
- Wordt veroorzaakt door het produceren van spierkrachten en momenten rondom gewichten
- Motorische controle: het systematisch reguleren van verplaatsingen van ledematen om een
doel in de omgeving te bereiken. Denk hierbij aan een robot, die wordt ook systematisch
gereguleerd.
- Maar wat is er anders aan een robot in vergelijking met ons? Wij kunnen iets doen op
meerdere manieren, een robot kan niet omgaan met verstoringen.
Motorische controle is een multidisciplinair veld.
Sensorimotor -> doelgericht gedrag, dit heeft ook te maken met perceptie en ons sensorisch
systeem.
>Check cursuswijzer en leerdoelen.
Vrijheidsgraden probleem 19e eeuw
- Een uitvoerende macht die compleet verantwoordelijk is voor het controleren en uitvoeren
van beweging. Soort mini-mens die alles coördineert.
- Hoe zien de commando’s van deze uitvoerende macht eruit?
- De arm heeft 7 vrijheidsgraden -> 7 hoeken die gecontroleerd worden.
- Kan een homunculus dat? -> spieren als input nemen.
DoF -> het aantal vrijheidsgraden in een lichaam is te groot waardoor het te ingewikkeld wordt om
elke vrijheidsgraad apart aan te sturen.
Is er wel een probleem als wij doelgerichte bewegingen kunnen maken? -> lichaam heeft dus een
oplossing
Verschillende ideeën over oplossingen:
- Revalidatie; geen controle meer, hoe kunnen wij helpen?
- Sport; hoe worden topsporters beter?
Is er een voordeel aan het hebben van teveel vrijheidsgraden? Ja, wij kunnen zo makkelijk meerdere
bewegingen uitvoeren om bijvoorbeeld uit een bepaalde onprettige situatie te komen.
,Motorische controle is anders
Nieuwe breinstructuren ontwikkeld door evolutie -> meer ‘’cognitief’’ gedrag.
Verschillende benaderingen worden gebruikt voor verschillende onderwerpen. Gedrag kan verklaard
worden door de ene theorie, maar niet door een andere theorie en andersom.
Waarom is het relevant verschillende benaderingen uit te leggen?
- Sommige benaderingen zouden fout kunnen zijn
- Uiteindelijk dragen alle benaderingen tezamen bij aan de doorgronding van motorische
controle.
Verschillende visies in de cursus
- Reflexen
- Balans
- Lopen
- Reiken/wijzen
- Sequenties van handelen
Doelgericht gedrag
Overeenkomsten beweging en handeling
Beweging: verplaatsing van ledematen
Handeling: uitvoeren van een taak
De overeenkomsten: wordt beide door spiercontracties veroorzaakt. Dit is van belang om doelgericht
gedrag uit te drukken.
De verschillen: handelingen zijn doelgericht, beweging niet. Handelingen zijn meerdere bewegingen.
Handelingen kunnen komen door meerdere beweging achter elkaar uit te voeren. Handelingen zijn
gedefinieerd door de omgeving en de taak, hiervoor is perceptie nodig.
Sensorimotor principe: sensorische informatie is nodig om doelgerichte handelingen uit te kunnen
voeren, sensorische perceptie maakt het mogelijk dat motorisch gedrag doelgericht is.
Hoofdvragen uit het boek:
- Wat is het dat doelgericht gedrag doelgericht gedrag maakt?
- Hoe is het mogelijk dat we doelgericht gedrag kunnen uitvoeren?
,Principes van fouten-correctie feedback controle
Wat zijn fouten? Doelgerichte bewegingen komen niet altijd aan bij het doel. Feedback is nodig om
fouten te corrigeren.
Fouten (errors):
- Open-loop systemen: output van het systeem kan niet gebruikt worden om een actie aan te
passen.
- Gesloten-loop systemen: de output van het systeem wordt direct gebruikt of wordt
bijgevoegd aan het controlemechanisme om de actie aan te passen.
Voorbeeld van een loop is bijvoorbeeld darten. Bij een gesloten loop is dit bijvoorbeeld autorijden
door continue te corrigeren.
Hoe moet je nadenken over een fout?
Controle systeem
Controle variabele
Zie plaatje. Controle is hierbij de
hoeveelheid kracht.
Feedback wordt gebruikt om het gecontroleerde doel te bereiken
Fundamentele doel (foutencorrectie) feedback controle: fouten reduceren tot nul of dicht bij nul
Gesloten-loop controle = foutencorrrectie feedback controle -> negatieve feedback controle
Basale idee van feedback controle: observeren wat het gecontroleerde systeem eigenlijk doet en dit
gebruiken om te vergelijken tussen wat je verwacht en wat er gebeurt om vast te stellen wat er
gedaan moet worden….
Feedback – closed-loop control
Hoe ontstaan fouten?
Gebruiker: harder fietsen
Verstoring: stoplicht te lang op rood, of wegafzetting.
Andere gewenste waarde: persoon wil nog even bijkletsen voor college.
, Omzetten van de fout
- Hoe zet je een fout om in verandering van de controle variabele?
Fout: teken = richting (+/-)
Grootte
Feedback controle wet
- De regel of procedure die bepaalt hoe het signaal van de fout veranderd moet worden voor
de gecontroleerde variabele. Bijv veranderen van de waarde van de fout in een verandering
van de controle variabele.
Simpele controle wet: proportionele feedback controle wet
Parameters controle wet:
- Controle variabele: gp * error + b
- g= gain
- b= waarde van de controle variabele als de fout 0 is
Feedback – gesloten-loop control
- De grootte van de gain heeft effect op hoe de fout wordt gecorrigeerd.
- Denk aan de snelheidsinstelling van je muis
- Denk aan een golf-swing. Fout naar target -> zwaai. Club bepaalt de gain.
- Armbeweging -> hoge gain
- Beenbeweging -> lage gain
- Gain: fouten weg reguleren
Parameters van de controle wet
C = Gp * E + b
Controle wet parameters zijn afhankelijk van het gecontroleerde systeem: parameters moeten goed
gematched zijn met de eigenschappen van het systeem om de controle doelen te behalen.
- De parameters van de controle wet beschrijven het model van het systeem
De controle wet parameters representeren een soort van model van het gecontroleerde systeem
C * 1 / Gp -> beschrijft het systeem
Bij een gegeven input -> wat is de output
Gp = inverse model ( want gp is inverse van 1/gp)
Feedback controle gaat niet alleen over het verbeteren van fouten.
Feedback controle is niet foutencorrectie
- Dynamische response: de manier waarop een gecontroleerde variabele verandert als er een
fout wordt verkleind. Bij snelle response heb je een hoge gain. Er is altijd een tijdsvertraging
in een feedback controle systeem.
