轴流式血泵外磁场驱动及其控制系统研究的开题报告

轴流式血泵外磁场驱动及其控制系统研究的开题报告一、研究背景与意义心衰是近年来常见的一种病症，严重的心衰病人需要进行心脏移植，但是由于移植的供体不足导致很多患者无法获得有效治疗。因此，人工心脏辅助装置（ArtificialHeartAssistDevice,AHAD）成为一种重要的替代治疗手段。AHAD中的血泵是很关键的部件，对于其性能和稳定性的要求很高。传统的机械式血泵具有体积大、重量重、易产生磨损等问题，限制了其在临床应用中的推广。因此，轴流式血泵逐渐成为研究的热点，其结构简单、能耗小、占用空间少等优点，使其在AHAD中应用愈加广泛。为了保证AHAD的性能和稳定性，轴流式血泵的电磁驱动方式已被广泛应用。外磁场驱动方式是一种新兴的驱动方式，它具有体积小、无接触、能效高、噪音低等优点。然而，外磁场驱动方式在系统控制方面仍存在一定挑战。因此，本研究将致力于轴流式血泵外磁场驱动及其控制系统的研究，旨在深入研究轴流式血泵的外磁场驱动机制及其相关控制技术，为AHAD的发展提供技术支持和理论指导。二、研究内容和方法（一）研究内容1.外磁场驱动轴流式血泵的原理及其性能分析；2.外磁场驱动轴流式血泵的控制系统设计与仿真，包括外磁场的生成、磁场传感器的设计、转子位置估计、控制器的设计等；3.外磁场驱动轴流式血泵的实验验证，通过实验平台搭建及实验测试，对所设计的系统进行测试分析，为进一步改进提供依据。（二）研究方法1.文献调研，对外磁场驱动轴流式血泵的相关知识、技术都进行梳理，对现有的信息进行整合，了解外磁场驱动轴流式血泵的基本原理和最新发展动态；2.建立数学模型，通过建立外磁场驱动轴流式血泵的物理模型和控制模型，研究其动态特性和稳态性能；3.设计并实现控制系统，针对文献调研和数学模型分析的结果，设计控制系统，并进行仿真实验，验证控制系统的稳定性和可靠性；4.实验验证，将所设计的系统在实验平台上进行搭建,通过实验测试进行验证实验结果，确定所设计的系统的有效性，并对系统进行改善。三、预期成果本研究预期通过对轴流式血泵外磁场驱动原理和控制系统的研究，达到以下预期成果：1.深入了解轴流式血泵的外磁场驱动机制及其控制技术；2.研究外磁场驱动轴流式血泵的控制系统的设计和仿真，并取得理论成果；3.通过实验验证，优化和改进所设计的系统，为其在患者体内使用提供理论和技术支持。四、研究进度安排计划完成时间为2年，其中第一年的研究任务为调研文献、建立数学模型及设计仿真系统；第二年的研究任务为控制系统实验验证和总结成果。具体进度安排如下表：|时间|任务名称|完成情况||:-----:|:-------:|:------:||第1年第1-4个月|文献调研和梳理|进行中||第1年第5-8个月|建立数学模型和仿真系统|进行中||第2年第1-6个月|控制系统实验验证和实验改进|计划中||第2年第7-12个月|总结成果，撰写论文和学位论文|计划中|五、参考文献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