軸流式血泵外磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)及其控制系統(tǒng)研究的開(kāi)題報(bào)告

軸流式血泵外磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)及其控制系統(tǒng)研究的開(kāi)題報(bào)告一、研究背景與意義心衰是近年來(lái)常見(jiàn)的一種病癥，嚴(yán)重的心衰病人需要進(jìn)行心臟移植，但是由于移植的供體不足導(dǎo)致很多患者無(wú)法獲得有效治療。因此，人工心臟輔助裝置（ArtificialHeartAssistDevice,AHAD）成為一種重要的替代治療手段。AHAD中的血泵是很關(guān)鍵的部件，對(duì)于其性能和穩(wěn)定性的要求很高。傳統(tǒng)的機(jī)械式血泵具有體積大、重量重、易產(chǎn)生磨損等問(wèn)題，限制了其在臨床應(yīng)用中的推廣。因此，軸流式血泵逐漸成為研究的熱點(diǎn)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、能耗小、占用空間少等優(yōu)點(diǎn)，使其在AHAD中應(yīng)用愈加廣泛。為了保證AHAD的性能和穩(wěn)定性，軸流式血泵的電磁驅(qū)動(dòng)方式已被廣泛應(yīng)用。外磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)方式是一種新興的驅(qū)動(dòng)方式，它具有體積小、無(wú)接觸、能效高、噪音低等優(yōu)點(diǎn)。然而，外磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)方式在系統(tǒng)控制方面仍存在一定挑戰(zhàn)。因此，本研究將致力于軸流式血泵外磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)及其控制系統(tǒng)的研究，旨在深入研究軸流式血泵的外磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)機(jī)制及其相關(guān)控制技術(shù)，為AHAD的發(fā)展提供技術(shù)支持和理論指導(dǎo)。二、研究?jī)?nèi)容和方法（一）研究?jī)?nèi)容1.外磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)軸流式血泵的原理及其性能分析；2.外磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)軸流式血泵的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真，包括外磁場(chǎng)的生成、磁場(chǎng)傳感器的設(shè)計(jì)、轉(zhuǎn)子位置估計(jì)、控制器的設(shè)計(jì)等；3.外磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)軸流式血泵的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，通過(guò)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)搭建及實(shí)驗(yàn)測(cè)試，對(duì)所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試分析，為進(jìn)一步改進(jìn)提供依據(jù)。（二）研究方法1.文獻(xiàn)調(diào)研，對(duì)外磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)軸流式血泵的相關(guān)知識(shí)、技術(shù)都進(jìn)行梳理，對(duì)現(xiàn)有的信息進(jìn)行整合，了解外磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)軸流式血泵的基本原理和最新發(fā)展動(dòng)態(tài)；2.建立數(shù)學(xué)模型，通過(guò)建立外磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)軸流式血泵的物理模型和控制模型，研究其動(dòng)態(tài)特性和穩(wěn)態(tài)性能；3.設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)，針對(duì)文獻(xiàn)調(diào)研和數(shù)學(xué)模型分析的結(jié)果，設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)，并進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性；4.實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，將所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上進(jìn)行搭建,通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試進(jìn)行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果，確定所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)的有效性，并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行改善。三、預(yù)期成果本研究預(yù)期通過(guò)對(duì)軸流式血泵外磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)原理和控制系統(tǒng)的研究，達(dá)到以下預(yù)期成果：1.深入了解軸流式血泵的外磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)機(jī)制及其控制技術(shù)；2.研究外磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)軸流式血泵的控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和仿真，并取得理論成果；3.通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，優(yōu)化和改進(jìn)所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，為其在患者體內(nèi)使用提供理論和技術(shù)支持。四、研究進(jìn)度安排計(jì)劃完成時(shí)間為2年，其中第一年的研究任務(wù)為調(diào)研文獻(xiàn)、建立數(shù)學(xué)模型及設(shè)計(jì)仿真系統(tǒng)；第二年的研究任務(wù)為控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和總結(jié)成果。具體進(jìn)度安排如下表：|時(shí)間|任務(wù)名稱(chēng)|完成情況||:-----:|:-------:|:------:||第1年第1-4個(gè)月|文獻(xiàn)調(diào)研和梳理|進(jìn)行中||第1年第5-8個(gè)月|建立數(shù)學(xué)模型和仿真系統(tǒng)|進(jìn)行中||第2年第1-6個(gè)月|控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和實(shí)驗(yàn)改進(jìn)|計(jì)劃中||第2年第7-12個(gè)月|總結(jié)成果，撰寫(xiě)論文和學(xué)位論文|計(jì)劃中|五、參考文獻(xiàn)1.Li,Y.F.,Li,X.H.,Li,H.Y.,&Fu,Y.(2019).AnExperimentalStudyontheMagneticLevitationPerformanceofaBearinglessBrushlessDCMotor.IEEETransactionsonIndustrialElectronics,66(9),7253-7263.2.Gao,S.J.,Li,Y.,Zhang,L.J.,&Wang,Q.G.(2019).PositionandSpeedControlofanExternalRotorPermanentMagnetBrushlessDCMotorwithMagneticBearings.IEEETransactionsonIndustrialElectronics,66(9),6773-6783.3.Li,Y.F.,Li,X.H.,Li,H.Y.,&Fu,Y.(2019).AnExperimentalStudyontheMagneticLevitationPerformanceofaBearinglessBrushlessDCMotor.IEEETransactionsonIndustrialElectronics,66(9),7253-7263.4.Gao,S.J.,Li,Y.,Zhang,L.J.,&Wang,Q.G.(2019).PositionandSpeedControlofanExternalRotorPermanentMagne