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热疗是近几年才出现的一种治疗肿瘤的新方法,是继手术、放射治疗、化学治疗和免疫疗法之后的第五大疗法。肿瘤热疗是利用加热的方法来治疗肿瘤。在治疗恶性肿瘤,通常使用的放疗或化疗方法并非对所有的癌细胞都能杀灭,PH值低和营养状态差的细胞往往还有存活率,这些细胞常成为放、化疗后复发的根源。热疗正好对这些“漏网”的癌细胞有特别的杀伤力,因此热疗结合放疗、化疗等疗法治疗肿瘤会有更好的疗效,这已经在临床研究上得到了验证。 热疗的关键是要将肿瘤组织加热到有效治疗温度范围之内。如果肿瘤温度在治疗温度以下,不仅无治疗效果,还可能促进肿瘤的扩散,如果温度过高,又可能损伤正常组织。因此,准确的测温和控温技术是热疗效果好坏的决定因素。 本文针对热疗温度控制对象的纯滞后特性,在具有一阶惯性环节的Smith预估器的基础上,用模糊控制方法调整改进型Smith预估器的滤波时间常数,使其随被控对象参数变化而变化。并研究了滤波时间常数的模糊整定规则,设计了参数的模糊自适应调整机构。然后,结合模糊PID控制与模糊自适应Smith预估控制提出了一种模糊Smith智能控制方法。在前人分析的生物热传递方程的基础上,建立了典型的热疗数学模型。并对此模型进行了仿真研究,结果表明模糊Smith智能控制方法改善了控制性能,使温度控制系统的鲁棒性和抗干扰性得到了显著提高。 在仿真研究的基础上,以 AT89C52单片机为核心微控制器设计了嵌入式热疗温度控制系统,完成了系统的硬件和软件两大部分的设计工作。硬件部分实现了温度信号采集、控制信号输出、温度数据的显示、键盘的输入和串口通信等嵌入式控制器的平台功能。软件部分实现了热电偶温度测量数据的处理、模糊Smith智能温度控制、PWM功率控制输出和串口通信等要求。基于此设计的热疗温度控制系统可以独立地单机控制,同时也可实现该控制器和上位机的联合运行。