便携式医疗设备中高精度温控系统的仿真与研究

闫子旭+曹丽亚+年雷+高铭良+刘爽+孙毅

摘 要：為解决便携式医疗设备中高精度温控系统的温度补偿问题，本文采用粒子群算法，建立系统补偿器模型，并进行模块仿真研究。使用MATLAB-Simulink搭建动态温控系统模型与补偿器模型，进行仿真分析。仿真结果显示，该方法使动态温控系统在响应速度与超调量上得到明显改善。

关键词：医疗设备；温度控制；粒子群算法

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.11.257

0 引言

针对温度检测的精度和时效性问题，本文基于粒子算法，根据传感器动态补偿原理提出了一种可连续高精度调温的温度监测和控制系统，实现对温度的实时检测，具有提醒和控制的功能。此系统功能强大，便于携带，是一款既实用又廉价的控制系统，可广泛应用于医疗器械、温室及冷藏等设备中。

1 补偿器实现

补偿模块多以数字滤波器的形式实现，将实际数字滤波补偿器的补偿原理以差分方程形式表示

（1）

其中：为输出信号，为输入信号，为噪声，为延迟算子， 为阶次，为补偿系数。根据补偿差分方程，可以确定应用粒子群算法进行系统动态补偿的原理，如图1所示。如何确定补偿系数是粒子群算法要解决的核心问题，应用粒子群算法确定参数，关键是确定方法的适应度函数J与惯性系数w[1]。

其中： 温度系统实际输出， 为理想输出， 为样本数量。适应度函数衡量了实际输出与理想输出之间存在的误差大小，是判断迭代终止的条件之一[2]。

惯性系数直接决定了搜索速度与最终效果，惯性系数过大，当w取值很大时，有利于全局探寻最佳而不利于局部寻找最佳[3]；……