1. 研究目的与意义
上世纪80年代以来,随着人们在高原地区活动的增加,以及不断认识到低氧呼吸训练的益处,人们越来越关注在平原地区模拟出高原低氧低气压的环境。运动员可以通过低氧呼吸训练挖掘机体潜能;病人可以通过低氧呼吸训练减少手术带来的风险;高原作业者(如登山员,西藏铁路建设工人)可以通过低氧训练,适应高原的恶劣环境。医疗上应用低氧训练来激活免疫系统和增强体质,提高病人的健康和减少手术带来的风险。
本文研究的对象是一种提供低浓度氧气的装置,可以帮助运动员进行低氧训练以及为病人提供低氧治疗。该系统能够模拟不同的高原的低氧低气压环境。
2. 研究内容和预期目标
主要内容是:要求设计的低氧呼吸训练设备应该是科学的,先进的,安全,稳定,准确,高效的。研究怎样模拟出高原低氧的环境,要求该设备具有自动调整记录功能,如能够自动控制氧气含量和实时记录各种参数信息,并能够实时监控了氧含量,气压,温度。智能检测功能实现对物理量参数的实时监控,在训练过程中,能够根据需要全面的实时反馈。
预期的目标:完成整套的低氧呼吸训练装置的通用控制系统设计,提供氧气含量精确控制的可靠解决方案。运用虚拟仪器软件LABVIEW,设计出整个系统的控制方案和展示工作原理。完成LABVIEW程序框图,以及整个界面DIY设计。采用科学的先进的控制理论(如BP神经网络控制,单神经元控制,PID模糊控制),实现对参数的精确有效实时的回路控制。
3. 研究的方法与步骤
首先,明确研究的对象和要设计的解决方案。查阅相关研究的历史文献,了解传统方案的实现途径。总结归纳传统研究方案有什么不足的地方,有什么可以改进的地方。初步设想怎样通过现代化的手段,提升改进传统的研究方案。
查阅先进控制理论的相关书籍,了解现代科学的控制思想。分析比较哪种方案适合应用在低氧呼吸控制装置上。比较和传统方案有什么进步的地方,分析具体的实施途径,以及具体现实的控制策略。
了解labview图形化编程软件,熟悉各种编程结构的使用。学习labview控制面板的界面设计,完成一些基本元素的编写。在熟悉设计的低氧呼吸控制系统整体方案之后,开始设计gui人机界面,要求能够清楚地直观的展现出所关心的参数变化。
4. 参考文献
控制理论方面:
《现代控制理论》 杨清宇, 马训鸣, 朱洪艳编著 西安交通大学出版社2013
《最优控制理论与应用》 李国勇编著 国防工业出版社2009
5. 计划与进度安排
(1)明确研究的具体对象,确定系统方案(2022年1月2022年3月)
(2)参阅相关文献,积累这方面的知识(2022年3月2022年3月)
参考中外历史文献分析,设计大体的完解决方案由指导教师审核
