医用输液加热系统的设计与实现.doc

文献出处网址： /xpl/freeabs_all.jsp?arnumber=4350611 文献出处翻译示例: /other/ieee.htm 医用输液加热系统的设计与实现 杨晓玲 北京大学自动化学院 王克明 北京大学信息科学与技术学院摘要：0.1°C。0.5°C。?u（k）=KP?e（k）+KIe（k）+KD[?e（k）-?e（k-1）] （1） 这里KP、KI 和 KD分别是比例，积分的和微分系数。?e（k）是基本偏差, 即实际数值和预定数值之间的不同, ?e（k）的公式如下: ?e（k）=e（k）- e（k-1） （2） PID 控制算法的主要目的是除去误差和改良系统的控制精度。但是也可能引起一些问题：在短时间内系统会显现出比较大的误差；在PID积分作用下, 可能增加超调量或扰动而增加调节时间。因此在这种情况下, 引入了整体-部分PID运算概念。 基于公式（1）, 可以得到整体-部分PID 的控制算法： ?u（k）=KP?e（k）+ ε KIe（k）+KD[?e（k）-?e（k-1）] （3） 当 |ek）||e0| 时，ε =1； 当 |ek）||e0| 时，ε =0。 4） 当|ek）||e0|,即ε = 1时： ?uk）=KP?e（k）+KIe（k）+KD[?e（k）-?e（k-1）] （5） 此时采用PID 控制算法。 当|e（k）||e0|,即 ε = 0时, ?uk）=KP?e（k）+KD[?e（k）-?e（k-1）] （6） 采用PID 控制算法。 考虑到注入加热系统的胶棒的超越量会给正在接受输液治疗病人带来危害, 采取基于公式（5） 和（6）的整体-部分PID 增量算法。系统的算法流程图如图2所示。 控制算法的输出通常控制电热线的加热时间。为了保证系统的准确性，选择常被用于跳动宽度调音 （PWM）的单一周期控制方法。 PWM控制的基本原则正是在一确定的周期内调整任务比率, 那也就是说,一控制周期由“ON” 和“OFF ”组成.。在这里使用 一个V-MOS当作电子开关。通过使用PWM控制方法和软件程序相结合的方法,系统会控制TVS的开启和关闭来控制加热程序自动地开始或停止。V-MOS有电子管和晶体管的优点：高转变速度, 没有热故障和再故障, 容易连接等。 图2 系统算法流程图 5数据显示 由客户需要, 选择LCD组件LCM128645ZK作为显示器。LCD显示组件支持汉字输出而且每一排能显示八个汉字，可以同时显示四排。它也能在同时间在一个荧屏中显示汉字、标准代码密码和图形。通过使用LCD显示组件,系统能显示系统菜单、现在时间、加热时间, 现在温度和预定温度。通过使用LCD组件,使硬件结构更简单, 软件易于维护和扩充。可以实现用图形和文本显示系统状态。在控制嵌板上有三个键: 好（OK），提高（UP）和降低（DOWN）。能设定: 1）单通道/双通道运行是指它能同时为二个的病人加热输液; 2）选择控制系统菜单; 3）选择需要注入并加温的液体。 6警报装置 本系统有二种警报信号, 一是能量补给的故障警报, 另外一个是温度测量和控制装置的故障警报。能量补给的故障警报和控制嵌板上的故障警报能被显示。在温度测量和控制单位, 当输出温度超出极限或温度感应器元件缺失时，就会听见警报信号提醒使用者。 7程序设计 在控制系统中，软件设计和规划非常重要。图3表示的是系统软件的构成。 图3 系统软件的构成 在这个部份中, 主程序可以实现初值设定和扫描键的功能。中断程序Timer0和Timer1可由通道1和通道2运用PID算法来计算加热时间。 作为定时器的Timer2用来控制抽取样品温度的时间。 8结论 此装置体积小重量轻且操作方便卫生。它也有低成本的价格优势。临床实验的结果表明这个装置的操作即可靠又稳定, 并且能很好的满足医院和病人的需求。目前已经进入批量生产阶段。这一套装置具有很高的应用价值和普及价值。 参考文献 [1] Yang Ning, Huang yuanfeng, Zhang zhimin The Three-Phase Electro-Thermal Household Water-Warm Constant Temperature Control System, Journal of Wuhan Institute of Chemical Technology. Vol.27, No.5, 2005:P23-25 [2] Liao zhezhi, Wang jianyu LW-Resistance Furnace Temperature Control System, Packaging Engineering.