Continuous control using internal models appears to be quite straightforward explaining human motor control. However, it demands both, a high computational effort and a high model preciseness as the whole trajectory needs to be converted. Intermittent control shows great promise for avoiding these drawbacks of continuous control, at least to a certain extent. In this contribution, we study intermittency at the motoneuron level. We ask: how many different, but constant muscle stimulation sets are necessary to generate a stable movement for a specific motor task? Intermittent control, in our perspective, can be assumed only if the number of transitions is relatively small. As application case, a single-joint arm movement is considered. The muscle contraction dynamics is described by a Hill-type muscle model, for the muscle activation dynamics both Hatze's and Zajac's approach are considered. To actuate the lower arm, up to four muscle groups are implemented. A systems-theoretic approach is used to find the smallest number of transitions between constant stimulation sets. A method for a stability analysis of human motion is presented. A Lyapunov function candidate is specified. Thanks to sum-of-squares methods, the presented procedure is generally applicable and computationally feasible. The region-of-attraction of a transition point, and the number of transitions necessary to perform stable arm movements are estimated. The results support the intermittent control theory on this level of motor control, because only very few transitions are necessary.

中文翻译：

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低级人体运动控制的系统理论分析：应用于单关节手臂模型。

使用内部模型进行连续控制似乎很容易解释人的运动控制。但是，由于需要转换整个轨迹，因此需要很高的计算量和很高的模型精度。间歇控制显示出至少在一定程度上避免了连续控制的这些缺点的巨大希望。在这项贡献中，我们研究了运动神经元水平的间歇性。我们问：要针对特定​​的运动任务产生稳定的运动，需要多少种不同但恒定的肌肉刺激设置？在我们看来，只有在过渡次数相对较少的情况下，才能假定间歇控制。作为应用案例，考虑单关节手臂运动。肌肉收缩动力学由希尔型肌肉模型描述，对于肌肉激活动力学，同时考虑了Hatze和Zajac的方法。为了启动下臂，最多执行四个肌肉组。系统理论方法用于找到恒定刺激集之间最小的过渡次数。提出了一种用于人体运动稳定性分析的方法。指定了李雅普诺夫函数候选。由于平方和方法，所提出的过程通常是适用的并且在计算上是可行的。估计过渡点的吸引力区域以及执行稳定手臂运动所需的过渡次数。结果仅支持极少的过渡，因此在此级别的电动机控制上支持间歇控制理论。最多执行四个肌肉组。系统理论方法用于找到恒定刺激集之间最小的过渡次数。提出了一种用于人体运动稳定性分析的方法。指定了李雅普诺夫函数候选。由于平方和方法，所提出的过程通常是适用的并且在计算上是可行的。估计过渡点的吸引区域以及执行稳定手臂运动所需的过渡次数。结果仅支持极少的过渡，因此在此级别的电动机控制上支持间歇控制理论。最多执行四个肌肉组。系统理论方法用于找到恒定刺激集之间最小的过渡次数。提出了一种用于人体运动稳定性分析的方法。指定了李雅普诺夫函数候选。由于平方和方法，所提出的过程通常是适用的并且在计算上是可行的。估计过渡点的吸引区域以及执行稳定手臂运动所需的过渡次数。结果仅支持极少的过渡，因此在此级别的电动机控制上支持间歇控制理论。指定了李雅普诺夫函数候选。由于平方和方法，所提出的过程通常是适用的并且在计算上是可行的。估计过渡点的吸引区域以及执行稳定手臂运动所需的过渡次数。该结果支持这种级别的电动机控制的间歇控制理论，因为只需要很少的过渡即可。指定了李雅普诺夫函数候选。由于平方和方法，所提出的过程通常是适用的并且在计算上是可行的。估计过渡点的吸引区域以及执行稳定手臂运动所需的过渡次数。该结果支持这种级别的电动机控制的间歇控制理论，因为只需要很少的过渡即可。