浅谈拉丁舞放松训练的技术方法研究.doc

浅谈拉丁舞放松训练的技术方法研究1、相关定义1.1、生物反馈的概念及特点 生物反馈[2](Biofeedback)是 20 世纪 60 年代末在国外兴起的一种新的 行为治疗方法 它是利用仪器将与心理生理过程有关的体内某些生物学信 息(如肌电活动、皮电反应、心率等)加以处理,以视觉或听觉的方式显示 给人(即信息的反馈),训练人们通过对这些信息的认识,学会有意识地控 制自身的心理生理活动,以达到调整机体功能、防病治病的目的 生物反馈疗法是在系统论的基础上,充分利用身、心相互影响,不可 分割的统一整体特性,借助于各种先进的科学仪器,完成身、心间的复杂 反馈通路,达到治疗各种身心疾病的目的如对原发性高血压病的治疗, 机体本身不能直接感受到自己血压的变化,但通过血压生物反馈仪可以把 血压变化的情况加以处理,以机体能理解的视觉或听觉方式呈现出来,实 现机体”感知”自己的血压变化,以操作性学习的方式有意识地主动加以 调节(心理变化),使血压恢复到正常水平(生理变化),从而在生理和心理活 动的统一有机整体高度上完成了高血压的治疗工作同时,生物反馈也充 分利用了生理变化对心理状况影响的作用,如肌电生物反馈治疗焦虑症, 主动进行放松训练(心理调节),全身肌肉放松,肌电水平降低,从而使焦 虑水平下降。

2 生物反馈的这种学习过程类似于学习投掷飞标,如果我们被蒙上双眼、 在不知道投掷距离的情况下投掷,我们的水平将很难提高但是,如果我 们的眼睛能够反馈给我们信息,了解到应该偏左或者偏右一些的话,那么 通过得到的反馈信息以及反复练习,我们肯定会比蒙着双眼要提高得快的 多尽管我们既不知道神经如何控制肌肉,也不知道我们的大脑如何处理 这些反馈信息,但我们却可以有意识地投中飞标了心电图等类似我们在 投掷飞标时的眼睛,它提供的信息使我们能够更好地控制自己达到我们想 要达到的目标因此,生物反馈实际上就是—种使个体能够学习自我控制 心理、生理反应的过程,它强调通过学习来改变自己的躯体和内脏反应 生物反馈最大的特点[3]是针对性强,在心身疾病的致病原因水平上进 行治疗,起到釜底抽薪的作用,与目前的生物医学高新技术相结合,会显 著丰富传统治疗学的内容,成为增进人类健康的有力工具并且生物反馈 具备无损伤、无痛苦、无药物副作用、方法简便、以及明显减轻疾病防治 导致的巨大经济和社会负担等优点,因此现被许多国家所重视,特别是一 些发达国家已把生物反馈和自身调节作为身心疾病治疗常规的有机组成部 分,广泛应用于临床治疗。

生物反馈的应用涉及各临床科室,主要用来治 疗心身疾病和神经症等,如冠心病、高血压、心律失常、头痛、哮喘、银 屑病、神经性皮炎、大小便失禁、雷诺氏病、失眠、恐怖症、焦虑症等 此外,生物反馈疗法在康复医学中也得到广泛应用,如中风后遗症(偏瘫)、 面肌瘫痪、脊髓损伤、肌肉痉挛等及盲人、聋哑人的触觉、言语的康复训 练[4]一些特殊的职业,比如飞行员和射击运动员的技术训练等方面,运 用生物反馈疗法都取得了明显的效果[5]但是必须明确一点[6],就像药物 疗法不能代替手术疗法,手术疗法不能代替化疗一样,生物反馈疗法也不 能代替传统的药物疗法、手术疗法和营养支持疗法,它只是治疗学的一个 组成部分,为现有的治疗方法注入了新鲜血液而且,科技发展日新月异, 结合现代科学技术以及科学方法,将会极大地加速生物反馈的发展 1.2、数字滤波器的定义和分类 数字滤波器是指完成信号滤波处理功能的,用有限精度算法实现的离 散时间线性非时变系统,其输入是一组数字量,其输出是经过变换的另一 组数字量因此,数字滤波器本身既可以是用数字硬件装配成的一台完成 给定运算的专用的数字计算机,也可以将所需要的运算编成程序,让通用 计算机来执行。

数字滤波器具有稳定性高、精度高、灵活性大等突出的优 点随着数字技术的发展,用数字技术实现滤波器的功能越来越受到人们 的注意和广泛的应用从数字滤波器的单位冲击响应来看,可以分为两大 类:有限冲击响应(FIR)数字滤波器和无限冲击响应(IIR)数字滤波器滤波 器按功能上分可以分为:低通滤波器 (LPF)、高通滤波器(HPF)、带通滤波 器(BPF)、带阻滤波器(BSF)[57] 4.3.2 IIR 数字滤波器结构 无限长单位脉冲响应滤波器的系统函数为: ( ) ∑ ∑ = ? = ? ? = N k k k M r r r az bz Hz 1 0 1 (4-5) 对应的差分方程为: ( )∑ ( )∑ ( ) == =?+ N? k k M r ynbrxnrayn k 01 (4-6) 其中y ( n ) 由两部分构成: 第一部分 ( ) 0 M r r b x n r = ∑? 是一个对输入x ( n ) 的M节延时链结构,每节延时抽头后加权相加; 44 第二部分 ( ) 1 N k k a y n k = ∑? 是一个对y ( n) 的延时抽头后加权相加,因此是一个反馈网络,这种结构称 为直接型Ⅰ,如图4-4所示[57]。

x(n) a1 a2 aN b0 b1 Z-1Z-1Z-1+ Z-1 Z-1 Z-1 bN-1 bN y(n) 图 4-4 直接型I结构方框图 Fig. 4-4 Structure of direct model I 将上式改写为(当M=N的情况): ∑∑ = =? ? ? ==?= N k k k N r r r az bz Xz Wz Wz Yz Xz HzYz 1 0 1 ()1 () () () () () ()() (4-7) 由此,H ( z ) 可视为分子多项式 0 N r r r b z? = ∑ 与分母多项式 1 1 N k k k a z? = ?∑ 的倒数所 构成的两个子系统函数的乘积,这相应于两个子系统的级联其中第一子 系统实现零点为: ( ) (( )) 1 0 N r r r H zY z b z W z ? = = = ∑ (4-8) 故得 ( ) ( ) 0 N r r r Y z b z? W z = = ∑ (4-9) 其实域表示为 ( ) ( ) 0 N r r y n b w n r = =∑ ? (4-10) 45 第二子系统实现极点为 ( ) (( )) 2 1 1 1 Nk k k H zW z X z a z? = = = ?∑ (4-11) 整理以后可得 ( ) ( ) ( ) 1 N k k k W z X z a z? W z = = +∑ (4-12) 其实域表示为 ( ) ( ) ( ) 1 N k k w n x n a w n k = = +∑ ? (4-13) 综上所述可以得到如图4-5的实现结构。

Z-1Z-1Z-1 + Z-1 Z-1 + + x(n)Z-1 y(n) a1 a2 aN-1 b0 b1 b2 bN-1 bN aN +ω(n) + ω(n-1) ω(n-2) ω(n-N) ω(n) ω(n-1) ω(n-2) ω(n-N) 图 4-5 直接型 I 的变形结构方框图 Fig. 4-5 Transmutation structure of direct model I 如果将图4-5中相同输出的延迟单元合并成一个,则得到如图4-6所示 的结构图,它比上图的延迟单元少了一倍,N阶滤波器只需要N级延迟单元, 这是实现N阶滤波器所必须的最少数量的延迟单元这种结构称为直接型 46 II,有时将直接型I简称为直接型,将直接型II称为典型型式[56] 线性信号流图理论中有许多运算处理方法,可以在保持输入和输出之 间的传输关系不变的情况下,将信号流图变换成各种不同的形式其中流 图转置的方法可导出一种转置滤波器结构,具体地讲,就是把网络中所有 支路的方向都颠倒反向,且输入输出的位置互相调换一下对于单输入输 出系统来说,倒转后的结构和原结构的系统函数相同,但对有限字长而言, 转置结构与原结构性质不同。

线性信号流图理论中有许多运算处理方法,可以在保持输入和输出之 间的传输关系不变的情况下,将信号流图变换成各种不同的形式其中流 图转置的方法可导出一种转置滤波器结构,具体地讲,就是把网络中所有 支路的方向都颠倒反向,且输入输出的位置互相调换一下对于单输入输 出系统来说,倒转后的结构和原结构的系统函数相同,但对有限字长而言, 转置结构与原结构性质不同 + Z-1Z-1 Z-1 Z-1 + x(n)y(n) a1 a2 a3 aN b0 b1 b2 b3 图 4-6 直接型 II 结构方框图 Fig. 4-6 Structure of ditect model II 直接型I、II结构的优点是简单直观它们的共同缺点是:系数a k 、 br 对 滤波器性能的控制关系不直接,因此调整不方便更严重的是这种结构的 极点位置灵敏度太大,对字长效应太敏感,容易出现不稳定现象,产生较 大误差 由于直接型结构存在上述缺点,因此一般采用以下结构更具有优越性 将式中的分子分母表达为因子的形式,即: 47 ( ) ( ) ( ) 1 0 1 1 1 1 1 1 1 MM r rr r r N N k k r k k b zc z H z A a z d z ?? = = ? ? = = ? = = ? ? ∑ ∏ ∑ ∏ (4-14) 式中A为归一化常数。

由于系统函数H(z)的系数ak、br都是实系数,故零、 极点cr、dk只有两种情况:或者是实根,或者是共轭复根即 ( ) ( ) ( )( ) ( ) ( )( ) 1 2 1 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 M M i i i i i N N i i i i i g z h z h z H z p z q z q z ? ? ? = = ? ? ? = = ? ? ? ? = ? ? ? ? ∏ ∏ ∏ ∏ (4-15) 式中M= M 1 + 2M 2 ,N= N 1 +2 N 2 ,g i 表示实零点,p i 表示实极点 4.3.3 FIR 数字滤波器结构 有限长单位脉冲响应滤波器的系统函数为: ( ) ( ) 1 0 N n n H z h n z ? ? = = ∑ (4-16) 其差分方程为: ( ) ( ) ( ) 1 0 N k y n h k x n k ? = =∑ ? (4-17) 其基本结构型式有以下几种: 由上式可以得出如下图4-7所示的直接型结构,这种结构又可以称为卷 积型结构 将转置理论应用于图4-7可以得到图4-8所示的转置直接型结构。

将(4-16)中的系统函数H ( z ) 分解成若干一阶和二阶多项式的连乘积: ( ) ( ) ( ) 1 2 1 2 1 1 M M k k k k H z H z H z = = = ∏ ∏ (4-18) 则可构成如图4-9所示的级联型结构其中,H1k (z )=a (0 1k)+a 1 (1k ) z ?1 为一阶节; H2k(z )= a0(k 2)+a 1(k2 )z?1 +a ( 2k2 ) z ?2 为二阶节 每个一阶节、二阶节可用图4-8所示的直接型结构实现当Ml=M2=1 48 时,即可得到图4-9下面的图所示的结构 这种结构的每一节都便于控制零点,在需要控制传输零点时可以采用但 是它所需要的系数α 比直接型的h(n)多,所需要的乘法运算也比直接型多 Z-1Z-1Z-1 + y(n) x(n) h(0) h(1) h(2) h(N-1) 图4-7 FIR滤波器直接型结构图 Fig. 4-7 Structure of direct model FIR filter Z-1+ Z-1+ Z-1+ Z-1+ x(n) y(n) h(N-1)h(3)h(2)h(1)h(0) 图4-8 FIR滤波器转置结构图 Fig. 4-8 Transpose structure of FIR filter H11(z) H12(z) H1N(z) H2。