磁悬浮人工心脏泵转子非线性控制研究

"人工心脏泵磁悬浮转子非线性特性及控制方法研究 (2006年) - 刘晓军、刘小英、胡业发等" 这篇论文主要探讨了人工心脏泵中磁悬浮转子的非线性特性及其控制方法。在高速旋转的人工心脏泵中，当转子速度超过6000r/min时，可能会出现颤振现象，同时在受到强烈外部干扰时，转子会寻找新的平衡位置，这些都属于非线性效应。为了解决这些问题，研究者引入了滑动模态变结构控制（Sliding Mode Variable Structure Control, VSC）策略。 滑动模态控制是一种针对非线性和不确定性系统的控制方法，其基本思想是通过设计一个切换函数，使系统状态在有限时间内滑入一个预设的滑动模态，并保持在该模态上，即使系统受到扰动也能保持稳定。在这个研究中，研究人员以轴向振动为例，选取了切换函数，并推导出相应的等效控制方程。实验结果表明，通过电锤模拟的冲击干扰，系统能够在短暂调整后恢复到平衡位置，显示出良好的渐近稳定性，证明了变结构控制的适应性。 此外，变结构控制的一个显著优点是其对内部参数变化和外部扰动的鲁棒性，这使得它能有效地应对血液流动造成的应力以及血液粘弹性等因素导致的转子扰动。这些非线性因素通常会导致系统数学模型的不准确性和实际系统的不确定性，以及控制系统设计的复杂性。通过应用这种控制策略，可以更好地解决这些问题，确保人工心脏泵的稳定运行。 关键词：人工心脏泵，磁悬浮轴承，非线性特性，控制方法。该论文的研究对于提高人工心脏泵的性能和可靠性具有重要意义，为解决生物医学工程领域中的复杂控制问题提供了新的思路和技术手段。