Курсовая работа: Разработка мехатронного клапана выдоха аппарата ИВЛ

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ РЕФЕРАТА
В реферате рассматривается задача по разработке мехатронного клапана выдоха для аппарата искусственной вентиляции лёгких, состоящего из линейного электропривода с датчиком обратной связи, а также системы управления.
Причинами разработки мехатронного клапана выдоха послужили наличие у первых моделей такого инерционного элемента, как возвратная пружина, которая ухудшало быстродействие всего клапана как устройства, дорогие датчики обратной связи для шаговых двигателей, а также сложные алгоритмы управления.
Была исследована математическая модель электропривода клапана выдоха для подбора размеров элементов ЭКВ путём решения оптимизационной задачи. Оптимальным решением по скорости быстродействия (20 мс) и показателю использования устройства (1,3 ) является увеличение диаметра магнита.
Для реализации обратной связи были рассмотрены оптический датчик и датчик Холла. Датчик Холла имеет линейные выходные характеристики, что облегчает реализацию алгоритмов управления. Оптические датчики имеют линейную выходную характеристику только на определённом участке, но они не чувствительны к электромагнитным помехам.
Было проведено исследование реализации систем управления. Наилучшим по показателям быстродействия является нечёткий регулятор, позволяющие добиться наилучшего позиционирования штока ЭКВ.
Ключевые слова: ЭЛЕКТРОПРИВОД КЛАПАНА ВЫДОХА, ИВЛ, СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ, НЕЧЁТКИЙ РЕГУЛЯТОР

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1 КЛАПАН ВЫДОХА
1.1 История развития аппарата ИВЛ
1.2 Анализ конструктивных исполнений клапана выдоха
1.3 Конструктивные исполнения современных клапанов выдоха
1.4 Электропривод клапана выдоха
1.5 Технические средства реализации обратной связи
1.6 Выводы по главе
2 СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ЭКВ
2.1 Одноконтурная и многоконтурная система управления, параболический регулятор
2.2 Синтез нечётного регулятора
2.3 Выводы по главе
ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ

ВВЕДЕНИЕ

Аппарат ИВЛ (искусственной вентиляции лёгких) – мехатронное устройство, предназначенное для обеспечения дыхания пациента, состоящее из компрессора, электронных схем, датчиков и систем клапанов.
Практика применения первых аппаратов ИВЛ указала на ряд проблем, наличие которых не только сводило на нет повсеместное использование аппаратов ИВЛ, но и приносило другие проблемы со здоровьем пациента. Эти проблемы наглядно видны