大型医疗设备高性能伺服控制系统

发布时间：2020-06-14 12:28

【摘要】：近年来,随着我国人口老龄化的加剧和政府扶持力度不断加大,医疗设备市场规模将进一步扩大。应用了电机的医疗设备都配有相应的伺服控制器,而且对伺服控制器的性能要求比较高。由于各个大型医疗设备对伺服控制系统要求不尽相同,但大都是一个变频调速装置。本文依据CT机的扫描架旋转电机对运动参数的要求设计的一款伺服控制系统,并通过分析其性能要求本文决定采用伺服控制中最经典的控制系统——三电平逆变器的直接转矩(DTC)控制。首先,本文从研究二极管钳位式三电平(NPC)逆变器的工作原理出发,对适用于三电平(NPC)逆变器的传统空间矢量调制(SVPWM)进行详细地分析。根据三电平逆变器的工作原理得到三电平空间电压矢量的分布,并对扇区的划分、电压矢量选取和作用时间计算进行了详细说明。将三电平逆变器的空间电压矢量调制(SVPWM)在MATLAB/Simulink环境下进行了仿真。其次,本文通过对异步电动机三相静止坐标系的数学模型进行Clark变换得到两相静止坐标系下的数学模型。并在该模型下进行直接转矩控制研究。由于直接转矩控制直接对转矩和磁链进行调节,所以对直接控制所需要的磁链观测方法、转矩估计、定子磁链滞环调节器和电磁转矩滞环调节器进行了详细的说明。最后,因为直接采用自身电压矢量进行直接转矩控制存在很大缺点。学者提出一种固定合成矢量的调制方法,这种方法虽然产生了一定的效果,但并没有有效解决三电平逆变器的中点电压不平衡、电压跳变和功率器件开关损耗大的问题。因此本文对固定方向合成矢量的方法进行改进,提出了新型固定合成矢量的直接转矩控制方法,得到优化的合成矢量开关表。由于实验条件有限,所做的控制系统没有在CT机上做实验,只是简单的在实验室搭建了三电平逆变器的异步电动机控制系统,对其进行实验和测试。
【学位授予单位】：东北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TP273;R197.39
【图文】：

发展史,设备,示意图,探测器

士学位论文逦但有较重的运动伪影。逡逑ＣＴ机：第三代ＣＴ的Ｘ线束探测器都采用扇形束，探测器数目为３的方式运动，扫描时间大大缩短，为２ｓ￣５ｓ，最快时可达ｌｓ，对了很好的效果。逡逑ＣＴ机：第四代ＣＴ探测器扇形分布，它的数目增加至数千个，停转动，又进一步提升扫描速度，克服了转动伪影。逡逑ＣＴ机：第五代ＣＴ性能比较先进，采取电子枪作为Ｘ线源，检分辨率高，在心脏检查方面有很好的性能，但比较昂贵。逡逑

内部结构

ＣＴ扫描架的内部构成主要有Ｘ射线发生器、Ｘ射线探测器、高压发生装置、数据逡逑预处理电路，机架、射管滑环伺服控制系统等。下面主要以Ｘ射线发生器，Ｘ射线探测逡逑器，机架和滑环等做一下介绍，如图２．１所示。逡逑管逡逑蓼、ｉｆ逡逑检查沐逦探测器逡逑图２．１邋ＣＴ内部结构图逡逑Ｆｉｇ．２．１邋Ｔｈｅ邋ｉｎｔｅｒｎａｌ邋ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ邋ｏｆ邋ＣＴ逡逑Ｘ线管。Ｘ线管又叫Ｘ线球管，是产生Ｘ线的核心部件，与普通的Ｘ射线摄影原逡逑理基本相同。其内部构成也是内部抽真空，里面有阴极、阳极，灯丝组成，发出的射线逡逑强度与灯丝温度和阳极靶材料等因素有关。用高能电子撞击阳极靶产生Ｘ射线的方法转逡逑换效率低，它将大部分能的能量变为了热，只有少部分转化为了Ｘ射线光子，使靶上受逡逑撞击部位的而温度特别高。为防止靶的融化，阳极在电动机的带动下高速旋转，其运行逡逑转速邋８０００？１００００ｒ／ｍｉｎ。逡逑－邋７邋－逡逑

【参考文献】