OCT内窥探头中闭环马达转速控制系统的研究.pdf

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1、学校代码：10286分类号：TP273密级：公开UDC：621.3学号：153830OCT内窥探头中闭环马达转速控制系统的研究研究生姓名：葛海琦导师姓名：万遂人申请学位类别工学硕士学位授予单位东南大学一级学科名称生物医学工程论文答辩日期2018年6月6日二级学科名称医学电子学学位授予日期2018年月日答辩委员会主席赵兴群评阅人罗守华葛云2018年6月5日硕士学位论文OCT内窥探头中闭环马达转速控制系统的研究专业名称：生物医学工程研究生姓名：葛海琦导师姓名：万遂人教授RESEARCHONCLOSED-LOO

2、PMOTORSPEEDCONTROLSYSTEMINOCTENDOSCOPEPROBEAThesisSubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringBYGEHai-qiSupervisedbyProf.WANSui-renBiomedicalScience&MedicalEngineeringSoutheastUniversityJune2018东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导

3、下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：日期：东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、《中国学术期刊（光盘版）》电子杂志社有限公司、万方数据电子出版社、北京万方数据股份有限公司有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印

4、、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布（包括以电子信息形式刊登）论文的全部内容或中、英文摘要等部分内容。论文的公布（包括以电子信息形式刊登）授权东南大学研究生院办理。研究生签名：导师签名：日期：摘要摘要光学相干断层扫描技术(Opticalcoherencetomography，OCT)是一种新型的高分辨率、非侵入式、高速成像的方法，在医学图像和临床诊断中发挥着日益重要的作用。其中，内窥式环形OCT扫描采用电机驱动内窥

5、探头进行高速旋转，适用于人体管腔状器官组织的成像，如肠胃道、血管等，具有很高的临床价值。在圆周扫描的图像重建时，如何保证电机转速的精确性和稳定性成为了确保成像质量中的一个关键问题，具有重要的实际意义。无刷直流电机(BrushlessDCMotor,BLDCM)是一种应用广泛的新型直流电机，它改进了传统有刷直流电机的诸多缺陷。本文使用BLDCM驱动OCT内窥探头旋转，设计了一种电机转速的控制系统，以实现快速、准确、超调量小的转速调节。本文首先搭建了转速控制的软硬件系统。该系统以MSP430F5529单片机为

6、中央处理器，实现了转速数值A/D转换、脉宽调制波形(Pulse-WidthModulation,PWM)输出进行转速控制、上位机串口通信等功能。上位机软件基于Windows系统使用Python开发，实现了一个用于转速设置、停止、反馈的图形界面。在控制方法上，本文对PID控制和模糊自适应PID控制两种方法进行了参数调节和仿真对比。本文首先对BLDCM的结构进行了分析建模，得到了电机的数学模型，确定了其传递函数。然后基于被控对象的传递函数对两种控制方法进行了仿真对比。对于普通PID控制，本文利用MatlabP

7、IDTuner进行了参数整定，使用MatlabSimulink进行了仿真；对于模糊自适应PID控制，本文进行了模糊控制器的设计，包括模糊化接口设计、模糊规则表建立、模糊决策方法的选择，然后使用MatlabSimulink进行了仿真。仿真结果表明了Fuzzy-PID控制方法具有调节时间快、零超调的优点，符合本系统中BLDCM的控制要求。本文基于MSP430F5529单片机实现了Fuzzy-PID算法，算法采用C语言进行编程。实验结果表明本系统可以对无刷直流电机实现较为精确、快速的转速控制。关键词：光学相干断

8、层扫描，转速控制，模糊自整定PID，单片机IAbstractAbstractOpticalcoherencetomography(OCT)isanewtypeofhigh-resolution,non-invasive,high-speedimagingmethodthatplaysanincreasinglyimportantroleinmedicalimagingandclinicaldiagnosis.Amongthem