【摘要】：如今的早產(chǎn)兒醫(yī)學護理領域,大部分控制系統(tǒng)自動化程度低,存在護理人員技術不嫻熟、護理設備自我調(diào)節(jié)性以及實時性差等問題,這些問題的存在,嚴重的會直接危及早產(chǎn)兒的生命安全。隨著先進控制理論和嵌入式處理器技術的發(fā)展,利用嵌入式處理器功耗低、體積小及專用性強等優(yōu)點,實現(xiàn)先進控制理論在早產(chǎn)兒智能護理系統(tǒng)中的運用,提高其自動化水平具有良好的發(fā)展前景。本文在對早產(chǎn)兒智能水床系統(tǒng)進行深入分析的基礎上,以水床溫度作為被控對象,將Smith預估器和模糊控制與常規(guī)PID算法有效結(jié)合起來,設計了一種新型的智能控制器。本設計中的Smith預估器可對控制系統(tǒng)溫度時滯問題作出補償,結(jié)合模糊自適應PID控制可實現(xiàn)對參數(shù)的自整定。將此新型控制器運用到早產(chǎn)兒智能水床控制系統(tǒng)中,并在MATLAB軟件上對整個控制系統(tǒng)進行了仿真,驗證了此新型控制器的可行性以及控制效果的優(yōu)越性。通過對早產(chǎn)兒智能水床建立三維立體模型,在網(wǎng)格劃分軟件ICEM上進行網(wǎng)格劃分,導入計算流體力學FLUENT軟件中進行數(shù)值模擬,得到滿足我們設定要求的兩種振動模式下的流速,進而選擇兩種工作模式的電機。利用攝像頭捕獲早產(chǎn)兒的生命狀態(tài),并在遠程客戶端進行檢測,保障了早產(chǎn)兒的生命安全。早產(chǎn)兒智能水床控制器的硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)是在嵌入式Linux平臺上進行開發(fā)的,硬件系統(tǒng)基于32位低功耗ARM9微處理器S3C2440A,并根據(jù)早產(chǎn)兒智能水床的具體要求設計了相關硬件電路。在硬件控制系統(tǒng)基礎上進行了軟件開發(fā),實現(xiàn)了對早產(chǎn)兒水床溫度以及定時振動的檢測、處理與控制,并且實現(xiàn)了對早產(chǎn)兒生命狀態(tài)的實時觀測。早產(chǎn)兒智能水床控制軟件部分有三個設計內(nèi)容:溫度控制程序、定時振動程序以及監(jiān)控程序,軟件開發(fā)主要完成驅(qū)動程序和應用程序設計兩部分,其中應用程序是利用QT/Embedded軟件開發(fā)的,開發(fā)了溫度控制系統(tǒng)、定時振動系統(tǒng)兩種工作模式下的圖形用戶界面以及遠程視頻監(jiān)控界面。系統(tǒng)調(diào)試表明本文設計的基于ARM平臺的早產(chǎn)兒水床控制系統(tǒng)完成了對水床的智能控制,達到了預期的設計目標。
[Abstract]:Nowadays, in the field of medical nursing of premature infants, most of the control systems have low degree of automation, the nurses are not skilled in technology, the self-adjustment of nursing equipment and the lack of real time, and so on, these problems exist. Serious risks directly endanger the lives of preterm infants. With the development of advanced control theory and embedded processor technology, the application of advanced control theory in intelligent nursing system of premature infants is realized by using the advantages of low power consumption, small size and strong specificity of embedded processor. It has a good development prospect to improve its automation level. Based on the deep analysis of the intelligent water bed system of premature infants, a new type of intelligent controller is designed by combining the Smith predictor and fuzzy control with the conventional PID algorithm, taking the water bed temperature as the controlled object. In this paper, the Smith predictor can compensate the temperature delay problem of the control system, and the fuzzy adaptive PID control can realize the self-tuning of the parameters. The new controller is applied to the intelligent water bed control system of premature infants, and the whole control system is simulated on the MATLAB software. The feasibility of the new controller and the superiority of the control effect are verified. Through the establishment of three-dimensional model of intelligent water bed of premature infant, the mesh division is carried out on the grid dividing software ICEM, and the numerical simulation is carried out in FLUENT software of computational fluid dynamics, and the velocity of flow in two vibration modes that meet the requirements set by us is obtained. Then choose two working modes of the motor. The life state of premature infant is captured by camera and detected in remote client, which ensures the life safety of premature infant. The hardware system and software system of intelligent water bed controller for premature infants are developed on embedded Linux platform. The hardware system is based on 32-bit low-power ARM9 microprocessor S3C2440A. According to the specific requirements of premature intelligent water bed, the related hardware circuit is designed. Based on the hardware control system, the software is developed to detect, process and control the temperature of the water bed and the timing vibration of the premature infant, and to realize the real-time observation of the life state of the premature infant. The intelligent water bed control software of premature infant has three contents: temperature control program, timing vibration program and monitoring program. The software development mainly completes the driver program and the application program design. The application program is developed by using QT/Embedded software. The temperature control system, the timing vibration system and the remote video monitor interface are developed. The system debugging shows that the water bed control system of premature infants based on ARM platform has completed the intelligent control of the water bed and achieved the expected design goal.
【學位授予單位】：江蘇科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TH77;TP273

【參考文獻】

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本文編號：2390928