随动慢牵治疗仪的控制与信息管理系统

发布时间：2017-04-15 21:02

  本文关键词：随动慢牵治疗仪的控制与信息管理系统，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本文对新型随动慢牵治疗仪与信息管理系统进行了设计,用于对腰椎、颈椎病的患者进行治疗。本课题设计的牵引治疗仪既能够根据设定的牵引模式和牵引力大小,动态的改变牵引力大小,又有较好的低速性能。此外,还能够实现患者病例的存储和牵引力实时显示。本随动慢牵治疗仪采用永磁同步电机作为动力源,建立了随动慢牵治疗仪的矢量控制系统,研究了矢量控制的数学模型和和矢量控制算法,并对矢量控制下的系统进行了仿真,仿真结果表明,矢量控制下的随动慢牵治疗仪动态响应性能较好,超调较小,实现平滑调速,符合我们的设计要求。在此基础上,完成了对随动慢牵治疗仪硬件的设计,还对随动慢牵治疗仪的信息管理系统和矢量控制的软件部分进行了设计。本课题设计的随动慢牵治疗仪能实现牵引力的精准控制、良好的人机交互和患者信息存储,并能够动态的显示牵引力大小。首先,分析永磁同步电机在不同的坐标轴下的数学模型。根据矢量控制的原理,介绍了随动慢牵治疗仪的矢量控制的实现,对速度调节器和电流调节器的进行了设计。在此基础上,利用Matlab中的Simulink组件,搭建了矢量控制下随动慢牵治疗仪的仿真模型,在突然加载及突然卸载情况下,对电机的动态特性进行仿真。仿真结果表明,矢量控制下的随动慢牵治疗仪系统运行稳定,且有较好的动态响应以及较小的超调量。其次,对随动慢牵治疗仪的硬件部分进行设计,设计了基于STM32的随动慢牵治疗仪硬件系统,设计了输入电路,输出电路和通讯接口电路,并对传感器进行了选型。设计的硬件系统既满足了各种牵引模式下,牵引角度、牵引力的不同变化,又保证了治疗的安全性、准确性。最后,对随动慢牵治疗仪的信息管理系统和矢量控制的软件实现进行设计。信息管理系统实现了良好的人机交互。该软件提供了多种治疗模式,包括自定义的程序牵引和传统的模式牵引供用户选择,此外,还可以对牵引力度、牵引角度进行设置,本课题设计的信息管理系统还能够实时反映牵引力的状态,并和理想的牵引力状态进行对比,更直观地监视整个治疗过程,更安全、更人性化。
【关键词】：随动 慢牵 永磁同步电机 矢量控制 信息管理系
【学位授予单位】：山东建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R197.39;TP315
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第1章 绪论10-14
• 1.1 研究的背景10-11
• 1.2 国内外研究现状11-12
• 1.2.1 牵引床的研究现状11
• 1.2.2 永磁同步电机的发展11-12
• 1.2.3 永磁同步电机控制策略的发展12
• 1.3 研究的主要内容12-14
• 第2章 随动慢牵治疗仪的总体分析与设计14-18
• 2.1 随动慢牵治疗仪的总体设计14
• 2.2 随动慢牵治疗仪技术参数分析14-15
• 2.3 随动慢牵治疗仪的硬件设计15
• 2.4 随动慢牵治疗仪的功能模块15-16
• 2.5 本章小结16-18
• 第3章 随动慢牵治疗仪矢量控制模型及其仿真18-32
• 3.1 随动慢牵治疗仪电机矢量控制模型18-22
• 3.1.1 永磁同步电机的数学模型18-21
• 3.1.2 随动慢牵治疗仪的矢量控制方案实现21-22
• 3.2 随动慢牵治疗仪电机调节器的设计22-23
• 3.2.1 随动慢牵治疗仪电机电流调节器设计23
• 3.2.2 随动慢牵治疗仪电机速度调节器的设计23
• 3.3 随动慢牵治疗仪电机矢量控制模型的搭建23-28
• 3.3.1 系统中各仿真模块的搭建23-28
• 3.3.2 随动慢牵治疗仪矢量控制系统仿真模型28
• 3.4 随动慢牵治疗仪矢量控制仿真结果28-31
• 3.5 本章小结31-32
• 第4章 随动慢牵治疗仪的硬件设计32-44
• 4.1 功能需求分析32-33
• 4.2 主控板设计方案33-35
• 4.2.1 微处理器的选型33-34
• 4.2.2 主控制板电路设计34-35
• 4.3 RS485接口电路设计35-36
• 4.3.1 RS485通讯介绍35-36
• 4.3.2 RS485接口电路设计36
• 4.4 信号输入电路设计36-38
• 4.5 输出电路的设计38-40
• 4.5.1 HC245电路38-39
• 4.5.2 ULN2803芯片39
• 4.5.3 PWM输出39-40
• 4.6 电源电路设计40-41
• 4.7 传感器选型41-43
• 4.8 本章小结43-44
• 第5章 随动慢牵治疗仪的软件设计44-66
• 5.1 随动慢牵治疗仪的信息管理系统设计44-58
• 5.1.1 数据库的设计44-46
• 5.1.2 主界面界面的设计46-47
• 5.1.3 输入病例和病例维护界面的设计47-51
• 5.1.4 腰颈椎牵引界面设计51-56
• 5.1.5 参数设置界面设计56
• 5.1.6 注册码的设计56-57
• 5.1.7 通讯协议的设计57-58
• 5.2 随动慢牵治疗仪矢量控制系统的软件设计58-61
• 5.2.1 系统软件整体流程分析58-59
• 5.2.2 矢量控制算法软件设计59-61
• 5.3 实验数据与结果分析61-65
• 5.4 本章小结65-66
• 第6章 总结与展望66-68
• 6.1 总结66
• 6.2 展望66-68
• 参考文献68-72
• 后记72-74
• 攻读硕士学位期间论文发表及科研情况74

【参考文献】

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本文编号：309227