基于音圈電機無針注射系統(tǒng)的優(yōu)化控制和實驗研究.pdf

1、無針注射是一種新型透皮給藥方法，具有疼痛感低、皮膚損傷小、藥物吸收快。近些年來無針注射在動物疫苗注射、人體眼部注射、藥物注射等多個領(lǐng)域迅速發(fā)展。由于應用領(lǐng)域及年齡的差異，傳統(tǒng)的無針注射器主要以彈簧為動力，只能單次注射。難以根據(jù)物種和人體皮膚屬性的不同，進行適當調(diào)節(jié)注射劑量和注射壓強，導致注射效果不理想。為了克服這一缺點本文設(shè)計一種基于STM32控制的音圈電機無針注射系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有連續(xù)注射、驅(qū)動力雙向可調(diào)、劑量可調(diào)、安瓿噴出藥液最高壓強

2、可調(diào)。
　　首先，對無針注射系統(tǒng)需求進行分析，確定了系統(tǒng)的整體設(shè)計方案。對安瓿結(jié)構(gòu)進行設(shè)計，并對主要部件進行選型，確定了無針注射系統(tǒng)的最大注射壓強和注射劑量。對音圈電機硬件電路和軟件系統(tǒng)進行了設(shè)計。
　　其次，建立音圈電機和無針注射的數(shù)學模型，由線圈數(shù)學模型得出電壓和線圈位移之間的傳遞函數(shù)，分析了無針注射中線圈動態(tài)特性和位置的吸藥最佳控制參數(shù)。建立了無針注射的數(shù)學模型，得出了安瓿噴孔射流噴射壓強和音圈電機無針注射參數(shù)（線圈起

3、始電流、線圈電阻、安瓿噴孔直徑等）之間的關(guān)系式。
　　再次，對音圈電機控制方法進行了介紹，最終采用雙極性可逆PWM控制線圈輸入電流，對線圈的脈動電流進行分析。分析簡化電流環(huán)的傳遞函數(shù)，對電流環(huán)進行仿真，選取電流環(huán)的最佳PI控制參數(shù)，搭建實驗平臺對電流環(huán)流響應速度進行實驗分析。
　　最后，為了驗證系統(tǒng)的性能，搭建了壓強實時檢測系統(tǒng)，為了確保實時壓強采集的準確性，設(shè)計了觸力傳感器的放大濾波電路，并且對觸力傳感器進行了壓力校正，得