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《基于模糊控制算法的智能液体点滴速度监控系统》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第3卷第2期西安外事学院学报No2,20072007年6月JournalofXianInternationalUniversitySerialNo7自动化技术研究基于模糊控制算法的智能液体点滴速度监控系统12孟会玲,骆海涛(1西安外事学院信息工程学院,陕西西安710077;2机电信息研究所,陕西西安710065)摘要:为了实现对输液器液体点滴速度的自动调节和控制,通过对液体点滴实际情况进行分析,得到液体点滴速度的数学模型,并提出液滴速度的模糊控制算法。在此基础上,设计了一套基于PC机和89C52单片机的智能液体点滴
2、速度监控系统。该系统以对输液器液体点滴速度、液位高度等参数实时检测数据为依据,通过电机调节点滴管壁的横截面积,实现对多个床位液体点滴速度的快速、准确控制,并提供了对异常状况的报警支持,在临床应用中取得了良好的效果。关键词:PID;模糊算法;伯努利方程中图分类号:TP13文献标识码:A文章编号:(2007)02-0099-04现对多床位进行远程、集中、分床监测。并针对不一、引言同病人需不同的输液速度而自动控制点滴速度,并在输液结束及出现异常情况时发出警告。护士可在静脉输液是临床医学中一个重要的治疗手段。护士室监控若干病房的输液情况
3、,减轻护士的工作根据不同病人的病情和体质的差异,需要不同的输量,实现医院护理自动化。液速度及流量。目前对于输液速度的控制普遍采用二、流速控制分析手工方式,由护士根据经验来调节,使得点滴流速不够准确。此外,在输液过程中,需要实时监视剩在输液器工作过程中,液体的流动是脉动式余的药液,若药液输完,未能及时更新或结束输的,只有在液滴滴下去的瞬间液位和压强会发生微液,则会发生医疗事故。同时,有一些病人,不便小的改变。液体流动的伯努利方程(忽略损失)如或不宜与外界多次接触,例如前段时间的非典型性式1所示。肺炎,或者骨髓移植后的隔离,这些病人需要输2
4、pv++h=C(1)液,但是应避免过多与外界接触,进行管理最佳方g2g式为远程医疗器械的控制。但长期以来一直没有有式1中,压强p是由液位高h决定的,C、g、效的既可远程控制又可现场控制的自动监测装置,为常量。在假设液体为连续流动,且由少数几滴从而需要专人监护,加重了护理人员的劳动负担,液滴所引起的液面高度变化忽略不计,即液位高h也不利于病区的综合管理。和压强p为定值的情况下,由式1可得液体流速v利用提出的智能液体点滴速度监控系统可以实为定值。收稿日期:2007-03-12作者简介:孟会玲(1978-),女,陕西咸阳人,西安外事学院
5、信息工程学院讲师,西北工业大学机械电子工程专业硕士,研究方向为机电控制系统。骆海涛(1978-),男,广西玉林人,西安电子科技大学机械电子工程专业硕士研究生,研究方向为数据采集与处理。99第3卷孟会玲,骆海涛:基于模糊控制算法的智能液体点滴速度监控系统第2期计,用软件设计模糊控制器来实现PID的控制。假设所有液滴体积相同,液体各处密度相等,对于PID的简易模糊推理算法与一般的模糊排除系统漏气、漏水和阻塞等异常情况的影响,可推理算法不同,其推理后为一个具体的数量而并非得液体的流量公式如下:一个一般的模糊集,简易模糊模型如下:若Ai、
6、Q=Sv=dV(2)Bi,则Zi。其中Ai(i!n)为X上的模糊集,Bi式2中,d为点滴速度(即每分钟滴下的液滴(i!n)为Y上的模糊集,Zi(i!n)为Z上的数目),V为液滴的体积,S为管口截面积,v为模糊集。X0∀X,Y0∀Y,Z0∀Z,应用模糊推理管口处液体的平均流速,Q为每分钟液体的流量。算法:C#i(z)=(Ai(X0)Bi(Y0))C(Z)于是因为液滴体积V为定值,固定液位高处的流速v得到为定值,则有点滴速度d与截面积S的关系如式#Ai(X0)Bi(Y0)=hi,z=zi(in)(3)所示:Ci(z)=0,其他
7、pn2gC-h-g∃hizid=S*(3)i=1V按照重力中心法有z=n但是在实际情况中液面的高度并不是一成不变∃hii=1的,由于液体的不断滴下,会使得液位高度会发生由于简易模糊控制推理直接利用以上公式处理缓慢的变化。为了反映该变化,假设每滴下10滴速度非常快,则用简易模糊推理PID控制,X=液体,液位高h降低一个h,液位高可以用质量[e1,e2]为误差变化范围,Y=[e1,e2]为传感器精确求到,根据要求的点滴速度d,带入式误差变化率范围,X上的模糊集E1、E2表示%误3求得所需管口横截面积S。差大&与%误差小&,Y上的模糊
8、集E1、E2表采用步进电机带动管口夹紧机构来实现对管口示%误差变化率小&与%误差变化率大&。给出下横截面积S的控制。由于管子挤压时横截面的变面四条规则:若E1和E2,则1;若E1和化速度和大小主要
