人工心脏泵的控制及性能评估

论文摘要

随着生活水平的日益提高,人们患心血管疾病的数量也越来越多,在心血管疾病中属心脏衰竭最为严重,但是心脏衰竭相当严重的时候,治疗心脏病比较常见的方法是进行心脏移植或安装心脏泵。由于需要等待移植的人很多,而相应的可移植的活体心脏又太少,满足不了患者数量的要求,因此各类心脏泵得到了快速发展。本文所用的人工心脏泵为最新研发的分体式人工心脏泵,这种类型的心脏泵的血泵被安装在人的主动脉上,如果按照传统的控制方式对心脏泵进行控制,则达不到预期的效果,传统的方法中,没有充分考虑到患者在日常生活中,随着状态的改变,生理参数也存在着不同,心脏泵的转速不能够很好的适应人的生理要求。在未来时间,研发结合人的生理参数,满足人的不同状态,适应人的生理要求,是研究人工心脏泵的主要难题,为了保证心脏泵的正常运行,满足心脏泵的控制要求,使心脏泵达到辅助人的最佳水准,本文针对上述的问题得出下面三种控制策略:1)循环系统及心脏泵参数模型建立。首先主要是对血液循环系统进行了数学建模。本文利用了循环系统中流动特性与电路存在着相同的特性,通过电路中的一些器件对人的循环系统结构,如左右心室、动脉,静脉、主动脉、外周阻力进行了建模,用电容代表血管顺应性,电感代表血流惯性,电阻代表阻力,可以更好地帮助了解和掌握循环系统中每个部分的规律,方便后续设计控制系统,为其提供了可靠地理论依据。2)循环系统复杂环境中,影响血泵控制器转速期望值的过程参数较多,如果对得到的数据不加处理,将这些数据直接作为优化模型的输入变量,就会导致模型的输入变量过多,进而会影响优化模型的输出结果,为此利用主成分对其中参数进行降维处理,简化优化模型,提高优化精度。在此基础上,第一种网络优化模型是采用改进PSO对常规灰色神经网络（GNN）的白化参数进行优化,保证了优化网络的精度,针对心脏泵转速的优化网络,选取了3个影响因素作为输入样本,实际转速作为输出样本,建立了改进PSO-GNN与GNN模型,得出了各因素的影响程度。经过实验,分析结果表明,采用改进PSO-GNN模型不仅提高了优化精度,提高性能,而且具备良好的稳定性,说明了本文中提出的改进的PSO-GNN算法是有效可行的。第二种网络优化模型是改进粒子群算法（IPSO）优化支持向量机（SVM）的方法将循环系统中复杂因素考虑到模型中。利用主成分分析（PCA）对循环系统影响因素进行降维分析,利用改进粒子群算法优化支持向量机得到模型参数,对血泵转速期望值优化。结果表明,利用主成分分析的改进粒子群算法优化支持向量机在血泵转速优化网络中具有更好的逼近能力和优化精度,说明此算法能有效可行。3)为了更好地对心脏泵性能进行评估,本文选取了未安装心脏泵和安装心脏泵各个参数的变化情况历史参考文献数据进行主成分分析建立评价标准,将七个参数进行降维处理变为三个主成分,分析得出其综合指标数值越大表明心脏泵性能越好,心脏泵辅助水平越好,再跟本文优化后的转速期望值,以及各个因素变化量进行对比。

论文目录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 孟庆刚

导师: 刘慧博

关键词: 人工心脏泵,主成分分析,灰色神经网络,支持向量机,性能评估

来源: 内蒙古科技大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑,信息科技

专业: 数学,仪器仪表工业,自动化技术

单位: 内蒙古科技大学

分类号: TP18;O212.4;TH77

DOI: 10.27724/d.cnki.gnmgk.2019.000085

总页数: 79

文件大小: 14172K

下载量: 71

相关论文文献

• [1].轴流式人工心脏泵植入实验山羊护理述评[J]. 科技创业月刊 2015(08)
• [2].人工心脏泵辅助对左心室血流动力学影响的数值研究[J]. 北京生物医学工程 2015(04)
• [3].教具“人工心脏泵”的研制[J]. 物理之友 2019(06)
• [4].人工心脏泵水力及溶血性能多目标优化设计[J]. 机械科学与技术 2020(07)
• [5].轴流式可控磁悬浮人工心脏泵样机研制成功[J]. 生物医学工程学进展 2009(02)
• [6].实验用山羊置入Ⅱ型轴流式人工心脏泵围术期护理及启示[J]. 护理学报 2013(22)
• [7].人工心脏泵定子振动测量系统[J]. 计算机与数字工程 2013(05)
• [8].北工大“云控制人工心脏泵”项目荣获科技周最受公众喜爱奖[J]. 北京工业大学学报 2015(08)
• [9].介绍新的人工心脏泵[J]. 心血管病防治知识 2010(02)
• [10].人工心脏发展中的关键技术[J]. 北京生物医学工程 2008(01)
• [11].人工心脏泵用磁轴承系统的起浮特性研究[J]. 机床与液压 2017(23)
• [12].人工心脏泵流场的数值分析[J]. 中北大学学报(自然科学版) 2015(06)
• [13].轴流式人工心脏泵混合磁悬浮系统的耦合特性[J]. 电机与控制学报 2014(05)
• [14].心脏泵透皮能源传输系统的试验[J]. 江苏大学学报(自然科学版) 2012(01)
• [15].轴流式磁悬浮人工心脏泵驱动电机的研究[J]. 中国机械工程 2010(08)
• [16].水中人工心脏泵用磁轴承系统的模型及控制研究[J]. 制造业自动化 2016(07)
• [17].基于神经网络的人工心脏温度预测[J]. 中国医疗器械杂志 2015(02)
• [18].基于霍尔元件的磁悬浮心脏泵转子径向位移检测[J]. 轴承 2016(04)
• [19].磁悬浮人工心脏泵驱动电动机及控制研究[J]. 微电机 2008(03)
• [20].一种离心式心脏泵磁悬浮系统的耦合特性[J]. 机械工程师 2016(06)
• [21].一种双通道直线振荡电机的设计[J]. 湖北农机化 2020(15)
• [22].轴流式磁悬浮人工心脏泵磁悬浮轴承系统设计[J]. 山东大学学报(工学版) 2011(01)
• [23].磁路法与有限元法相结合的磁悬浮人工心脏泵驱动电机设计[J]. 电机与控制应用 2016(04)
• [24].轴流血泵微型驱动系统的研究设计[J]. 机械工程师 2016(04)
• [25].世界首台永磁悬浮旋转机械研制成功[J]. 机床与液压 2013(20)

标签：人工心脏泵论文;  主成分分析论文;  灰色神经网络论文;  支持向量机论文;  性能评估论文;