心臟病已經(jīng)成為威脅人類健康的主要疾病之一,人工心臟移植作為一種治療嚴(yán)重心臟病的重要手段,在醫(yī)療方面有重要的作用和地位,然而捐獻心臟的人非常少,人工心臟的需求十分迫切,因此,本項研究具有重要的現(xiàn)實意義和學(xué)術(shù)價值。為減小人工心臟體積,簡化內(nèi)部工作機理,提高運行效率,提出了一種新型磁懸浮人工心臟結(jié)構(gòu)。采用空間上分離的懸浮結(jié)構(gòu)和旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu),既克服了轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)過程存在的摩擦問題,又解決了不同磁場之間的耦合問題。在確定參數(shù)的基礎(chǔ)上,對內(nèi)部永磁作用力、電磁懸浮力和電磁轉(zhuǎn)矩進行深入分析,得到數(shù)學(xué)模型表達式,并采用Maxwell 3D實體建模仿真,驗證表達式的正確性。設(shè)計高可靠性的磁懸浮人工心臟控制系統(tǒng)。采用雙閉環(huán)控制方式,內(nèi)環(huán)調(diào)節(jié)磁懸浮轉(zhuǎn)子的徑向懸浮穩(wěn)定性,外環(huán)調(diào)節(jié)磁懸浮轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩波動。將各功能電路模塊化,將控制器S3C6410里移植BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法代碼,為實現(xiàn)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)控制奠定硬件基礎(chǔ)。采用2-3-1神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)細(xì)胞結(jié)構(gòu),根據(jù)電磁懸浮控制樣本數(shù)據(jù),求得6個隱含層權(quán)值,3個輸出層權(quán)值,3個隱含層閥值,1個輸出層閥值,共13個神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)初值參數(shù)。建立電磁懸浮仿真模型,分析閉環(huán)擾動下階躍響應(yīng)特性、權(quán)值變化情... 

【文章來源】：山東科技大學(xué)山東省

【文章頁數(shù)】：87 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－１三人工心臟??

（ｂ）?磁通密度正視圖?（ｃ）?磁通密度側(cè)視圖??圖２－２永磁環(huán)之間的磁通密度??Ｆｉｇ．?２－２?Ｍａｇｎｅｔｉｃ?ｆｌｕｘ?ｄｅｎｓｉｔｙ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｐｅｒｍａｎｅｎｔ?ｍａｇｎｅｔ?ｒｉｎｇｓ??２．２．２永磁環(huán)作用力特性??在Ａｎｓｙｓ?Ｍａｘｗｅｌｌ軟件中，采用虛功法計算其永磁作用力，處于平衡狀態(tài)時，??上永磁環(huán)和下永磁環(huán)之間的氣隙厚度是１ｍｍ，若磁懸浮轉(zhuǎn)子向上減�。木嚯x，??則其下方必然增加￣的距離，分析得到永磁環(huán)之間的作用力如表２－２所示。??表２－２永磁環(huán)之間的作用力??Ｔａｂｌｅ?２－２?Ｆｏｒｃｅ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｐｅｒｍａｎｅｎｔ?ｍａｇｎｅｔ?ｒｉｎｇｓ??編號?上永磁氣隙?上永磁作用?下永磁氣隙?下永磁作用永磁合力ｆ５３４??厚度５３／ｍｍ?力Ｆｓ３／Ｎ?厚度５４／ｍｍ?力／＾４／Ｎ?ＦＳｓ?－??１?０．１?７０．６０?１．９?４０．８０?２９．８??２?０．２?６７．７９?１．８?４１．５９?２６．２??３?０．３?６３．７４?１．７?４２．８３?２０．９１??．．

由上述數(shù)據(jù)可知，隨著氣隙間距的增大，永磁環(huán)之間的作用力逐漸減小，忽??略磁懸浮轉(zhuǎn)子重力和浮力的影響，上下兩套永磁環(huán)排斥力共同作用的特性曲線如??圖２－３所示。圖中橫坐標(biāo)代表磁懸浮轉(zhuǎn)子的軸向偏移位置，縱坐標(biāo)代表磁懸浮轉(zhuǎn)??子受到的永磁合力，曲線以點（〇，〇）為中心對稱。在氣隙偏移距離Ａ，＝±０．９ｍｍ時，??磁懸浮轉(zhuǎn)子的調(diào)節(jié)加速度可達－６６ｍ／ｓ２，磁懸浮轉(zhuǎn)子的平均調(diào)節(jié)加速度約??－３０ｍ／ｓ２，軸向位移調(diào)節(jié)剛度系數(shù)約為－３３０００Ｎ／ｍ。??４０｜?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?＊?＊?■?■??３０－?＾?￣??Ｘ??２０－?＾??Ｉ?°＇??－１０－??－３０－?＾??＿４〇１?ｉ?ｉ?ｉ?１?１?１?１?１?１???－１?－０．８?－０．６?－０．４?－０．２?０?０．２?０．４?０．６?０．８?１??□ｓｔａｎｃｅ?／?ｍｍ??圖２－３永磁作用力特性曲線??Ｆｉｇ．?２－３?Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ?ｃｕｒｖｅ?ｏｆ?ｐｅｒｍａｎｅｎｔ?ｍａｇｎｅｔｉｃ?ｆｏｒｃｅ??２．３人工心臟電磁懸浮力分析??該磁懸浮人工心臟結(jié)構(gòu)中，使用４個磁極來維持徑向位移的平衡，每個磁極??上均繞有電磁線圈，稱為“內(nèi)定子線圈”，通電后產(chǎn)生電磁力吸引“內(nèi)導(dǎo)磁環(huán)”，??進而改變磁懸浮轉(zhuǎn)子的徑向位移。??２．３．１電磁懸浮力計算??由Ｍａｘｗｅｌｌ公式得到電磁吸引力表達式為：??Ｆ?＝?—?Ｂ２?（２－４）??２／Ｕ〇??式中：ｊ是有效氣隙橫截面積，ｔｎ２；?／／。為真空磁導(dǎo)率４；ｒｘｌＯ＿７Ｈ／ｍ；?５為氣隙??磁通密度

【參考文獻】：
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本文編號：3266241