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预真空压力蒸汽灭菌器控制系统的研究

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第一章绪论

1.1课题研究背景与意义

1.2灭菌设备的现状

1.2.1常用灭菌方法

1.2.2灭菌设备的分类

1.2.3预真空压力蒸汽灭菌器工作过程

1.2.4灭菌设备的现状及发展

1.3论文研究的主要内容及章节安排

第二章系统的总体分析与设计

2.1系统的总体方案设计

2.1.1灭菌器结构

2.1.2灭菌工艺要求

2.1.3控制系统总体方案

2.1.4温度控制方案

2.1.5压力控制方案

2.2控制器选择

2.2.1 PID控制器

2.2.2模糊控制器

2.3本章小结

第三章系统硬件设计

3.1系统硬件的总体设计

3.2最小系统的设计

3.3各硬件电路的设计

3.3.1温度采集电路设计

3.3.2压力采集电路设计

3.3.3 D/A及V/I转换电路设计

3.3.4控制电路设计

3.3.5人机交互界面设计

3.4硬件抗干扰设计

3.5硬件的调试

3.6本章小结

第四章系统软件设计

4.1主程序流程

4.2数据采集子程序

4.2.1压力采集子程序

4.2.2温度采集子程序

4.3模糊控制子程序设计

4.3.1模糊控制器结构设计

4.3.2模糊化设计

4.3.3控制规则的设计

4.3.4控制规则表的离线设计

4.4软件抗干扰设计

4.5本章小结

第五章系统仿真及其结果分析

5.1硬件电路仿真

5.1.1仿真软件简介

5.1.2仿真调试试验

5.2模糊控制器仿真

5.2.1仿真软件简介

5.2.2仿真试验建模

5.2.3仿真试验及结果分析

5.2.4控制器性能的比较

5.3本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的论文

致谢

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摘要

随着生活水平的不断提高,健康问题受到人们越来越多的关注。非典、禽流感疫情的发生,给我国造成了巨大的经济损失,也促使人们认识到要保障健康的生活,除了自身良好的生活习惯和强健的体魄外,公众选择和使用抗菌设备,在全社会营造一个安全、卫生、健康的生活环境,是一种防患于未然的有效途径。预真空压力蒸汽灭菌器是一种先进的灭菌设备,由于采用脉动真空技术,其灭菌效果好,目前已广泛应用于医院供应室、手术室、制药厂及科研等部门。在脉动真空灭菌设备中,由于温度和压力具有大惯性、大滞后、数学模型不易确定等特点,如果用常规PID进行调节,易产生超调大、系统振荡等问题。若要求达到较高的精度,则需要不断修改调节器参数,以适应对象模型的变化,导致控制算法以及程序实现都比较困难。 本研究利用模糊控制器广泛应用于复杂、非线性、不确定系统的优点,提出了一种分段模糊控制温度的方法,构成灭菌控制器算法。通过对控制对象的分析和对不同微控制器性能的反复比较,确定以AVR单片机为主控制器,配合相应的外围电路,组成了灭菌器控制系统的硬件平台。系统实现了信号采集与控制、灭菌参数实时显示、异常情况报警等功能。用户可根据待灭菌物品要求,方便地设置不同的灭菌参数,进行快速、有效灭菌。介绍了常用灭菌设备的类型和灭菌原理以及各自应用范围;接着对温度检测电路、压力检测电路、D/A转换电路、控制电路等进行了设计。通过Proteus软件进行的仿真分析,所设计的电路符合要求;在构建硬件电路同时,进行了相应的软件设计,给出了主程序流程图、模糊算法实现流程图等。同时借助Matlab中的Simulink和Fuzzy工具箱,对灭菌器模糊控制系统进行仿真分析,结合仿真结果优化相关参数,使得模糊控制器具有动态响应快、超调量小、稳定性好的优点:最后,用Proteus搭建了整个控制系统的硬件电路,将编制好的C语言程序写入(虚拟)单片机,对系统的软硬件进行仿真。

著录项

  • 作者

    徐鸿浩;

  • 作者单位

    广东工业大学;

  • 授予单位 广东工业大学;
  • 学科 控制理论与控制工程
  • 授予学位 硕士
  • 导师姓名 谷刚;
  • 年度 2009
  • 页码
  • 总页数
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 中文
  • 中图分类 TH771.4;TP273.4;
  • 关键词

    医学灭菌; 热力消毒; 蒸汽设备; 模糊控制;

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