基于模糊控制的医用恒温恒湿系统的研究及应用

发布时间：2017-04-09 04:08

  本文关键词：基于模糊控制的医用恒温恒湿系统的研究及应用，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近年来，随着医疗水平的发展，对医用恒温恒湿设备的需求量不断增加。医用恒温恒湿设备在医疗研究中，应用广泛。而二氧化碳培养箱就是其中典型的一中。二氧化碳培养箱是一种能使细胞在人工环境正常生长的科学实验装置。它广泛应用于医学、免疫学、遗传学、微生物、农业科学、药物学的研究和生产，已成为上述领域实验室最普遍使用的常规仪器之一，其中又以医疗单位使用最为普遍。过去，二氧化碳培养箱在医疗单位中主要用于一部份条件较好的大医院和医学研究机构，随着我国经济水平的快速提高，以及实际需求的增加，二氧化碳培养箱得到越来越广泛的应用。随着医疗水平的发展，对恒温恒湿培养箱的要求更高，对其实现的功能也有更多的要求。 癌细胞实验发展的方法研究，，一直是医疗研究的重点领域，包括癌细胞培养和癌细胞活体培育等不同的研究方法，而在一些特殊的癌细胞的培养培育研究中，对实验所需的培养箱提出了温湿度控制和全二氧化碳环境等的一些特殊要求。 本文主要根据实际课题的需要，以及对恒温恒湿控制的要求，结合国内外的发展现状，设计了一种全二氧化碳恒温恒湿培养装置，设计了模糊控制的优化控制方法，并通过仿真研究和样机实验，对装置的实际工作温湿度控制效果进行验证。 首先，针对癌细胞培养的实际要求，设计了结合二氧化碳气腹机搭建的全二氧化碳培养培育的实验所需环境，设计了一种结合气腹机的全二氧化碳温湿度培养箱的实现方法。 其次，根据全二氧化碳培养箱温湿度控制的要求，对具体的硬件和软件实现进行了设计。在研究了模糊控制方法后，选择了合适的控制方法，根据实际实验经验制作了模糊控制规则表，并利用控制模型对温湿度控制系统进行了仿真研究。 最后，在满足实际项目要求的前提下，设计制作了培养箱的试验样机。对实际控制效果进行验证，并就实验的结果与仿真结果进行了分析研究。
【关键词】：全二氧化碳 恒温恒湿 模糊控制 仿真应用
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TH789
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 绪论9-18
• 1.1 课题的提出及应用价值9-10
• 1.2 医用恒温恒湿系统研究现状及发展趋势10-11
• 1.3 模糊控制理论与 PID 控制11-16
• 1.3.1 模糊控制概述11-14
• 1.3.2 PID 控制概述14-16
• 1.4 本课题的主要研究内容16-18
• 第二章 全二氧化碳温湿度试验箱控制过程及控制要求18-25
• 2.1 全二氧化碳温湿度试验箱的应用18-20
• 2.1.1 普通型二氧化碳培养箱工作原理18-19
• 2.1.2 改进型的全二氧化碳温湿度控制箱设计19-20
• 2.2 温湿度控制的实现方法20-22
• 2.2.1 温度的控制20-21
• 2.2.2 湿度的控制21-22
• 2.3 气腹机的应用22-23
• 2.3.1 对流量和气压的控制22
• 2.3.2 气腹机使用的限制因素分析22-23
• 2.4 温湿度控制系统的扰动因素分析23-24
• 2.4.1 气体流量与气压的影响23
• 2.4.2 温度与湿度的互耦影响23-24
• 2.4.3 温湿度场的均匀性分析24
• 2.5 本章小结24-25
• 第三章 系统的硬件设计25-38
• 3.1 温湿度控制系统构成和基本工作原理25-26
• 3.2 系统的主要性能技术要求26
• 3.3 温湿度控制器硬件结构设计方案26-36
• 3.3.1 温湿度控制系统的硬件总体结构27-28
• 3.3.2 微处理器 80C196KC 介绍28-29
• 3.3.3 模糊控制器 NLX230 介绍29-33
• 3.3.4 温湿度测量和信号调理电路33-35
• 3.3.5 转换电路35-36
• 3.4 本章小结36-38
• 第四章 软件系统设计38-50
• 4.1 软件系统程序结构38-39
• 4.2 全二氧化碳温湿度实验箱控制器的系统软件子程序39-40
• 4.3 控制器的模糊控制系统软件设计40-41
• 4.3.1 控制程序软件设计40
• 4.3.2 NLX230 模糊控制器开发系统40-41
• 4.4 模糊 PID 控制器41-49
• 4.4.1 定义模糊量41-44
• 4.4.2 模糊控制规则的选择44-45
• 4.4.3 系统模糊 PID 控制器的设计45-49
• 4.5 本章小结49-50
• 第五章 系统仿真与样机试验50-65
• 5.1 使用 Matlab 建立模糊控制器50-54
• 5.1.1 Matlab 简介50
• 5.1.2 利用 Matlab 图形界面工具建立模糊控制器50-54
• 5.2 利用 Simulink 进行模糊控制系统仿真54-55
• 5.3 全二氧化碳温湿度试验箱样机实验55-61
• 5.4 系统实验结果及分析61-64
• 5.5 本章小结64-65
• 结论与展望65-67
• 参考文献67-70
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果70-71
• 致谢71-72
• 答辩委员会对论文的评定意见72

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前8条

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本文编号：294410