在进行模拟放疗治疗过程中,放疗模拟机各个装置之间的配合程度和协调性直接决定了对患者病灶部位定位的精确性和治疗的有效性,在这其中作为患者的承载体治疗床,其控制的稳定性和精确性在治疗过程中直接决定了对患者病灶部位定位精准度。而传统模拟放疗治疗机的治疗床由于其机械结构的限制,导致运动维度有限、运动方式简单、控制精度和要求低、控制设备落后、设备成本高等问题,且又由于人体结构的复杂性和重要性以及病灶部位的不确定性,导致放疗模拟治疗机很难得到广泛应用。本文针对以上存在的问题,通过阅读文献和根据实际调研,设计了多自由度运动治疗床的机械结构方案,提出了多自由度坐标系和多自由度运动方式和改进的多电机并行协同控制结构,研发了多自由度运动治疗床的控制系统。主要内容如下:(1)通过分析传统放疗模拟机的基本机构和在实施模拟治疗过程中存在的问题,提出了治疗床的多自由度运动并设计了多自由度运动治疗床的机械结构,并对多自由度治疗床为基础提出了多自由度运动坐标系和多自由度运动方式。(2)根据治疗床的多自由度运动方式,以交流伺服电机为动力提供设备进行了多伺服电机的控制系统分析,提出了改进的并行协同控制结构,选取了模糊PID控制方法作为单台电机的控制方法,并设计了模糊PID控制器,同时分别对设计的模糊PID控制方法与改进的并行协同控制结构进行了仿真实验,仿真结果表明改进的并行协同控制结构具有控制结构简单、控制过程灵活、延迟性低的优点,并且结合模糊PID控制器具有良好的控制效果。(3)在放疗模拟机治疗床的结构、多自由度运动方式的基础上,设计了硬件系统方案、控制子系统硬件电路、电机驱动子系统硬件电路,其中控制子系统硬件电路主要包括:主控芯片电路、信号采集电路、通信电路等,电机驱动子系统硬件电路包括:功率驱动电路、继电器及其驱动电路、电源电路等;在改进的并行协同控制结构和模糊PID控制器的基础上,结合治疗床控制系统硬件电路,进行了软件程序的设计,软件程序主要包括:主程序流程、数据采集程序流程、中断程序流程等。(4)根据设计的硬件电路、算法、软件程序进行了单台伺服电机控制系统的研制,并且将研制的实物进行基本功能测试,测试结果表明本文设计的单台是伺服单机控制系统运行稳定。