本文關(guān)鍵詞：基于軟測(cè)量的血液凈化儀系統(tǒng)研制及優(yōu)化

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【摘要】：本文研制的血液凈化設(shè)備為綜合型血液凈化設(shè)備,是多種不同功能增強(qiáng)型血液凈化設(shè)備的融合。血液凈化系統(tǒng)一般比較復(fù)雜,本文著重研究了稱重傳感器信號(hào)處理與蠕動(dòng)泵控制。對(duì)于稱重傳感器濾波,普通方法都有一定的延遲;蠕動(dòng)泵標(biāo)定的普通方法采用的是線性擬合或低次多項(xiàng)式擬合,有一定的局限性;尚未有蠕動(dòng)泵隨動(dòng)控制的研究;對(duì)多個(gè)蠕動(dòng)泵,現(xiàn)有的控制方法只對(duì)單個(gè)蠕動(dòng)泵進(jìn)行調(diào)節(jié),沒有相互之間的協(xié)同,無法對(duì)超濾率實(shí)現(xiàn)有效控制。血液凈化設(shè)備誤差的主要類型為隨機(jī)誤差和系統(tǒng)誤差,主要存在于稱重傳感器中。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)稱重傳感器隨機(jī)誤差服從正態(tài)分布,可以通過求平均值或者濾波的方法消除;其系統(tǒng)誤差類型為不變的系統(tǒng)誤差,所以可以對(duì)測(cè)定值加上一個(gè)修正量來消除。對(duì)于蠕動(dòng)泵的標(biāo)定,為了解決普通方法的局限性問題,本文采用基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的軟測(cè)量方法對(duì)蠕動(dòng)泵的標(biāo)定方法進(jìn)行了改進(jìn),使擬合的曲線既能保持蠕動(dòng)泵低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)控制電壓和流量的線性關(guān)系,又能保持高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)非線性關(guān)系的擬合精度。血液凈化的某些治療模式中,需要蠕動(dòng)泵能隨著輸入量的變化而變化。本文首先對(duì)稱重傳感器濾波方法進(jìn)行了改進(jìn),用小波濾波算法替代了原有的巴特沃斯濾波器,減小了延遲。隨后本文設(shè)計(jì)了基于PID控制算法的蠕動(dòng)泵隨動(dòng)控制系統(tǒng),證明了該系統(tǒng)對(duì)無規(guī)律變化的輸入有很好的跟隨效果,使蠕動(dòng)泵輸出流量能以較好的精度跟隨輸入的變化。最后針對(duì)蠕動(dòng)泵連續(xù)工作時(shí)無法輸出小流量的問題,本文又對(duì)隨動(dòng)控制稍作改動(dòng),使蠕動(dòng)泵輸出普通工作狀態(tài)下無法達(dá)到的小流量。超濾率也是血液凈化設(shè)備的一項(xiàng)重要參數(shù),不同的治療模式對(duì)這一參數(shù)的要求也不同。本文針對(duì)不同要求,分別設(shè)計(jì)了模糊PID協(xié)同控制和雙閉環(huán)協(xié)同控制器。經(jīng)過對(duì)比試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)模糊PID控制能夠根據(jù)超濾率誤差協(xié)調(diào)濾過泵(FP)、透析液泵(DP)和置換液泵(RP),對(duì)實(shí)時(shí)超濾率進(jìn)行及時(shí)的調(diào)整,同時(shí)又能確保三個(gè)泵的流量誤差保持在較低水平。而雙閉環(huán)控制將“人體”重量控制閉環(huán)添加到了原來的濾過泵流量控制閉環(huán)中,試驗(yàn)證明,該方法能將超濾率累積誤差控制在較低水平。這對(duì)血液凈化治療具有重要意義。
【學(xué)位授予單位】：上海工程技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TH789

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