【摘要】：光學(xué)相干斷層掃描技術(shù)(Optical coherence tomography,OCT)是一種新型的高分辨率、非侵入式、高速成像的方法,在醫(yī)學(xué)圖像和臨床診斷中發(fā)揮著日益重要的作用。其中,內(nèi)窺式環(huán)形OCT掃描采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)內(nèi)窺探頭進(jìn)行高速旋轉(zhuǎn),適用于人體管腔狀器官組織的成像,如腸胃道、血管等,具有很高的臨床價(jià)值。在圓周掃描的圖像重建時(shí),如何保證電機(jī)轉(zhuǎn)速的精確性和穩(wěn)定性成為了確保成像質(zhì)量中的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題,具有重要的實(shí)際意義。無(wú)刷直流電機(jī)(Brushless DC Motor,BLDCM)是一種應(yīng)用廣泛的新型直流電機(jī),它改進(jìn)了傳統(tǒng)有刷直流電機(jī)的諸多缺陷。本文使用BLDCM驅(qū)動(dòng)OCT內(nèi)窺探頭旋轉(zhuǎn),設(shè)計(jì)了一種電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制系統(tǒng),以實(shí)現(xiàn)快速、準(zhǔn)確、超調(diào)量小的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。本文首先搭建了轉(zhuǎn)速控制的軟硬件系統(tǒng)。該系統(tǒng)以MSP430F5529單片機(jī)為中央處理器,實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)速數(shù)值A(chǔ)/D轉(zhuǎn)換、脈寬調(diào)制波形(Pulse-Width Modulation,PWM)輸出進(jìn)行轉(zhuǎn)速控制、上位機(jī)串口通信等功能。上位機(jī)軟件基于Windows系統(tǒng)使用Python開(kāi)發(fā),實(shí)現(xiàn)了一個(gè)用于轉(zhuǎn)速設(shè)置、停止、反饋的圖形界面。在控制方法上,本文對(duì)PID控制和模糊自適應(yīng)PID控制兩種方法進(jìn)行了參數(shù)調(diào)節(jié)和仿真對(duì)比。本文首先對(duì)BLDCM的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析建模,得到了電機(jī)的數(shù)學(xué)模型,確定了其傳遞函數(shù)。然后基于被控對(duì)象的傳遞函數(shù)對(duì)兩種控制方法進(jìn)行了仿真對(duì)比。對(duì)于普通PID控制,本文利用Matlab PID Tuner進(jìn)行了參數(shù)整定,使用Matlab Simulink進(jìn)行了仿真;對(duì)于模糊自適應(yīng)PID控制,本文進(jìn)行了模糊控制器的設(shè)計(jì),包括模糊化接口設(shè)計(jì)、模糊規(guī)則表建立、模糊決策方法的選擇,然后使用Matlab Simulink進(jìn)行了仿真。仿真結(jié)果表明了Fuzzy-PID控制方法具有調(diào)節(jié)時(shí)間快、零超調(diào)的優(yōu)點(diǎn),符合本系統(tǒng)中BLDCM的控制要求。本文基于MSP430F5529單片機(jī)實(shí)現(xiàn)了Fuzzy-PID算法,算法采用C語(yǔ)言進(jìn)行編程。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明本系統(tǒng)可以對(duì)無(wú)刷直流電機(jī)實(shí)現(xiàn)較為精確、快速的轉(zhuǎn)速控制。
【圖文】：

用非接觸式的方法構(gòu)建人體內(nèi)部或器官組織的圖像的物理學(xué)等相結(jié)合的交叉學(xué)科，，也是生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科的重的展現(xiàn)人體內(nèi)部器官組織結(jié)構(gòu)圖像的方法，供醫(yī)生和研究的解剖和生理數(shù)據(jù)庫(kù)，使識(shí)別人體異常病變更加高效可靠成像技術(shù)(Ultrasonography,US)、X 射線計(jì)算機(jī)斷層掃描技振成像技術(shù)(MagneticResonanceImaging,MRI)和核醫(yī)學(xué)成應(yīng)用于各大醫(yī)院臨床診斷，但都存在著儀器體積龐大、成干光從光學(xué)散射介質(zhì)（如生物組織）獲取微米級(jí)分辨率、無(wú)損傷、非接觸、高分辨率、高速成像等優(yōu)點(diǎn)，正逐漸被域。光學(xué)相干斷層掃描系統(tǒng)基于低相干干涉測(cè)量原理，通面的掃描成像。例如在眼科和驗(yàn)光中用于獲得視網(wǎng)膜內(nèi)圖動(dòng)脈疾病等，利用基于導(dǎo)管的技術(shù)進(jìn)行人體脈管系統(tǒng)如血 在皮膚病學(xué)領(lǐng)域上也初步展現(xiàn)出了改善診斷過(guò)程的潛力[熟的成像技術(shù)相結(jié)合，彌補(bǔ)其他成像方法的不足，具有廣(a) (b)

第二章 OCT 系統(tǒng)原理和內(nèi)窺探頭橫向掃描方式的研究 系統(tǒng)原理和內(nèi)窺探頭橫向掃描方式的研究分辨率遜干涉儀測(cè)量光反射，利用的是寬帶光源的低相干特性：只有在度范圍內(nèi)的光才能創(chuàng)建干涉條紋。通過(guò)測(cè)量這種干涉光確定反射個(gè)光纖化的邁克爾遜干涉儀。光源發(fā)出的弱相干光經(jīng)過(guò) 2 2 的射鏡的參考端和放有被測(cè)樣品的信號(hào)端。反射鏡反射回的參考光光纖耦合器匯合產(chǎn)生干涉信號(hào)，信號(hào)強(qiáng)度反映了樣品的反射強(qiáng)度其數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)，由計(jì)算機(jī)完成對(duì)信號(hào)的解調(diào)和圖像重構(gòu)。O
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TP273;TM33

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前5條

1 王述彥;師宇;馮忠緒;;基于模糊PID控制器的控制方法研究[J];機(jī)械科學(xué)與技術(shù);2011年01期

2 李喬;高長(zhǎng)磊;陳曉冬;郁道銀;;基于旋轉(zhuǎn)掃描探頭的OCT內(nèi)窺成像系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J];光子學(xué)報(bào);2009年10期

3 賈文娜;呂杰濤;張德平;張衛(wèi)東;;無(wú)刷直流電機(jī)模型參數(shù)的頻域辨識(shí)[J];控制工程;2009年S3期

4 楊亞良;丁志華;孟婕;吳蘭;何梓昂;吳彤;陳明惠;;適合于內(nèi)窺成像的共路型光學(xué)相干層析成像系統(tǒng)[J];光學(xué)學(xué)報(bào);2008年05期

5 胡熙芳;謝維敢;;醫(yī)學(xué)影像數(shù)字化的發(fā)展[J];中國(guó)醫(yī)學(xué)裝備;2007年02期

本文編號(hào)：2656562