基于模糊PID控制策略的人工心脏轴流泵控制方法研究

【摘要】人工心脏轴流泵作为自然心脏的机械辅助装置,对于心力衰竭的心脏病人,具有无可替代的作用。微型轴流式血泵作为人工心脏的核心部件,提供维持人体正常的血液循环所需的动力,使自然心脏得到体息,而植入体内的血泵的流速通常会受到泵体前后压力的影响,转速和流速之间呈非线性相关系,对于血泵的流速控制主要依靠人工控制,还缺乏精确的反馈自整定控制系统。因此,设计一套自整定、高精度、响应速度快的智能控制算法显得尤为重要。木文针对微型轴流式血泵的精确控制问题,采用将模糊控制与PID控制相结合参数自整定技术,以速度反馈信号为反馈量,设计了一种基于模糊控制理沦的的模糊PID智能控制系统。通过对模糊PID算法和轴流泵的结构特性的深入研究分析,建立轴流泵的数学模型,井利用MATLAB软件对其进行仿真分析,通过比较传统PID控制和模糊PID控制的仿真效果,验证了模糊PID算法的有效胜和优越性。根据模糊PID算法的特点和微型控制技术的发展现状,提出了利用FPGA实现模糊PID控制算法的具体实现方案,在综合分析模糊PID控制结构特性的基础上,选用Altera公司Cyclonell系列中的EP2C35F672C6作为控制系统的目标芯片,在QuartusⅡ开发环境中,采用VHDL编程输入和原理图输入相结合的方式分层对系统进行设计,同时分别对实现的各个功能模块的整体算法模块进行功能时序仿真,根据仿真结果分析,该设计实现了模糊PID控制功能,验证了模糊PHD控制系统的合理性和可行性。
【作者】刘佩璋；
【导师】范锦彪；
【作者基本信息】中北大学，测试计量技术及仪器，2014，硕士
【关键词】模糊PID；轴流血泵；FPGA；MATLAB；

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