智能控制在液滴监控系统中的实现与应用研究

摘要

本文设计了实时液滴监控系统，以MSP430单片机为控制核心，结合输液传感器、电动执行器、液晶显示、键盘等，实现了对输液过程的自动监控.由于输液系统是一个非线性、时变、滞后的复杂控制对象，采用基于模糊神经网络模型的控制方法，该方法结合了模糊逻辑控制和神经网络的优点，利用神经网络记忆模糊规则，实现模糊控制，并利用误差反向传播算法实现当控制对象参数变化时控制器的在线自学习.从而能快速、准确的对实测数据进行综合、分析和处理，达到智能实时控制的效果. 全文共分为五章： 第一章绪论:主要介绍课题的来源及意义、输液监控系统在国内外的研究水平及发展趋势以及智能控制技术的发展及现状. 第二章介绍了模糊控制和神经网络的基础知识，以及二者结合而成的模糊神经网络.并重点对本系统所采用的模糊神经网络模型加以说明. 第三章主要分析液滴监控系统的总体组成结构和硬件设计，重点介绍了液滴监控系统主机、红外光电式输液传感器及信号处理电路、锁相环频率合成技术、步进电机、通讯技术和接口电路设计等. 第四章介绍了系统上下位机的软件设计和实现方式，并重点介绍了下位机输液监控器软件的系统初始化、主程序模块、采样及数据处理模块、模糊神经网络模块、按键扫描模块、步进电机控制模块和LCD显示模块等.最后给出了输液监控器的实验数据和仿真结果. 第五章全文总结.

目录

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第一章绪论

1.1液滴监控系统

1.1.1课题的来源及意义

1.1.2国内外研究水平和发展趋势

1.2智能控制技术的发展及现状

1.2.1发展的历史与现状

1.2.2主要智能控制方法

1.2.3应用及发展前景

1.3本课题的关键性技术及主要研究内容和实施方案

第二章液滴监控系统的控制算法及其实现

2.1模糊控制与神经网络

2.1.1模糊控制

2.1.2神经网络

2.2模糊神经网络

2.2.1模糊系统和神经网络的结合的基础

2.2.2模糊系统与人工神经网络的异同

2.2.3两者结合用于液滴监控系统的可行性

2.2.4模糊系统与神经网络结合的方式

2.2.5模糊神经网络控制器的应用

2.3本系统采用的模糊神经网络模型

2.3.1模糊神经网络控制器的结构

2.3.2模糊神经网络控制器的训练

2.4本章小结

第三章系统总体组成结构及硬件设计

3.1系统主体框架

3.2系统微控制器及其选型

3.3红外光电式输液传感器及信号处理电路

3.4基于锁相环技术的倍频采样及电路设计

3.5步进电机原理及驱动电路设计

3.6系统采用的通讯技术及接口电路设计

3.7系统的电源与人机接口设计

3.7.1系统的电源设计

3.7.2键盘接口设计

3.7.3 LCD显示器接口设计

3.8系统硬件总体电路

3.9本章小结

第四章系统软件设计和实现

4.1概述

4.2系统的主程序模块

4.3系统检测与控制模块

4.3.1输液滴速的检测与计算

4.3.2通过模糊神经网络计算调整量

4.3.3步进电机驱动模块

4.4 BP学习算法

4.5系统显示模块

4.6按键扫描模块

4.7系统通信模块

4.8上位机液滴监控系统软件的实现

4.9实验和仿真

4.10本章小结

第五章全文总结

致谢

参考文献

附件

攻读硕士学位期间科研工作简介