下载后可任意编辑肿瘤热疗仪测量及控制系统的讨论12024 年 4 月 19 日下载后可任意编辑肿瘤热疗仪测量及控制系统的讨论二乘法曲线/模糊控制器1 引言 热生物学已经确定,在 42℃～45℃的温度下癌细胞将被杀灭,而正常组织却能够耐受。肿瘤热疗在临床上已显现良好的疗效。肿瘤热疗临床应用关键是控制及测温。本文介绍应用最小二乘法校正测温传感器的非线性,从而使硬件软件化,并提高了测量精度。由于经典控制理论在对系统进行控制时必须掌握被控对象较精确的数学模型。由于人体的个体差异,精确的数学模型难以获得,故此,用经典控制理论设计的控制器对人体局部加热难以使用。本文介绍了模糊控制器的生成并应用到系统当中。2 系统的总体设计 22024 年 4 月 19 日下载后可任意编辑 系统首先检测被加热生物体的温度,经过传感器热电偶检测出电量,经放大器进入 A/D 送入 PC 机。根据输入的数据执行规定的算法,并计算出控制信号经过 D/A 传输到驱动器,对被控对象进行加热。图 1 为肿瘤热疗系统框图[1]。3 系统的非线性分析及校正方法的选用3.1 系统非线性分析 作为测试仪表,测量精度是仪器的重要技术指标之一,非线性主要来自于传感器及硬件电路。对于大多数非电量仪表,静态测量误差主要包括非线性误差、温度误差及零漂。由于测量电路中采32024 年 4 月 19 日下载后可任意编辑纳了低漂移运算放大器,温差及零漂能够忽略不计。因此主要解决由传感器造成的非线性误差。系统中采纳 PC 机作为二次仪表,对于传感器产生的非线性,主要事先测出这些误差的规律,就能够采纳某种算法进行校正。3.2 校正方法的分析 ① 表格法:经过实验测得温度、电压造表,柱测后到表中去查,这种方法不但占用了大量内存,工作量非常大,而且不连续。 ② 分段折线法:把曲线分成若干段直线使其线性化,分段越多精度越高,但分段后出现许多拐点,处理非常麻烦。以上方法均不能排除观测误差随机噪声。3.3 最小二乘法曲线拟合 最小二乘法曲线拟合的思想是:从 m 对观测数据中(Xi、Yi)求得 X 与 Y 的一个近似函数 Y=f(ｍ),而这一函数反映了观测数据的一42024 年 4 月 19 日下载后可任意编辑般趋势,又不能出现局部较大的波动。用这种方法构成的近似函数f(ｘ)与被逼近函数 f(ｘ)在区间﹝a、b﹞上的偏差满足某种要求。例如,要求偏差的平方和为最小,即是衡量偏差的方法或逼近方式。这种逼近方式称为最小二乘法[2]。用这一方法构造的近似函数(1)使偏差的平...
