电动式脉动仿真器振动测量与控制方法研究

发布时间：2017-09-02 14:02

  本文关键词：电动式脉动仿真器振动测量与控制方法研究

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【摘要】：实现中医脉诊远程化对于国粹中医的传承和发扬光大具有积极意义。中医远程脉诊使得远端的医生能够实现人与设备直接交互并获得真实指端感受。作为中医远程脉诊人机交互装置的一种,脉动仿真器可以再现人体脉象。本文在对脉搏波的波形特征进行分析的基础上,选用三个高斯函数逼近脉搏波的方法进行脉搏波的模拟。设计了能够模拟人体脉象的脉搏振动器和振动位移测量模块,并对振动信号的控制模块进行了设计,实现了脉搏波的物理再现,使在远处的医生能够身临其境地感受到患者的实际脉搏,从而进行诊断治疗。介绍了脉搏再现系统的硬件设计,主要包括基于DSP的脉搏信号发生器和模拟人体桡动脉寸关尺搏动的电磁振动器。基于振动梁应变测量和电容位移测量的原理,设计了振动位移测量模块,将振动位移作为振动控制的反馈量。搭建了电磁式脉搏振动原理样机,设计了PID控制算法和自适应控制算法,利用了PID和自适应控制策略分别以正弦信号和脉搏信号为输入实施了闭环控制,实验结果表明LMS自适应在脉搏波特征点上的控制性能更优。本研究所设计的系统实现了人体脉搏振动的物理再现,模拟出了几种典型的脉象即弦脉、滑脉、数脉、迟脉。为下一步的工程样机研制提供了良好的基础。
【关键词】：直线电机 LMS自适应算法 PID算法 电容传感器
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH789
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 绪论11-21
• 1.1 课题研究背景及意义11-12
• 1.2 中医脉诊仿真系统的研究现状12-18
• 1.3 本文结构及研究的主要内容18-21
• 第二章 脉搏信号数据表征21-30
• 2.1 脉搏波的产生及特点21-22
• 2.2 脉搏波的特征提取及分析22-24
• 2.3 典型脉搏波24-29
• 2.4 本章小结29-30
• 第三章 脉动仿真器结构设计及外围电路设计30-38
• 3.1 振动器结构设计30-31
• 3.2 振动器输入信号产生及放大31-32
• 3.3 振动信号拾取与信号调理电路32-37
• 3.3.1 振动位移拾取33-35
• 3.3.2 放大电路35-36
• 3.3.3 滤波电路36-37
• 3.4 本章小结37-38
• 第四章 LMS自适应振动控制方法研究及实现38-59
• 4.1 PID控制的基本原理及仿真38-41
• 4.1.1 PID控制的基本原理38-39
• 4.1.2 PID控制仿真39-41
• 4.2 LMS自适应控制原理及仿真分析41-50
• 4.2.1 自适应滤波器原理41-45
• 4.2.2 LMS自适应控制算法45-49
• 4.2.3 LMS自适应控制仿真49-50
• 4.3 PID和LMS自适应算法实验研究50-57
• 4.3.1 振动响应仿真分析及开环实验50-54
• 4.3.2 脉动仿真器闭环控制实验54-57
• 4.4 实验结果分析57-58
• 4.5 本章小结58-59
• 第五章 测量模块改进设计59-70
• 5.1 电容传感器设计59-63
• 5.2 电容转换电路及程序设计63-69
• 5.2.1 系统硬件连接63-65
• 5.2.2 I2C通讯程序设计65-69
• 5.3 本章小结69-70
• 第六章 总结与展望70-73
• 参考文献73-77
• 致谢77-78
• 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文78-79
• 附件79

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本文编号：778948