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磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging,MRI)作为一种新兴的医学影像诊断方法,已经得到了广泛应用,并显示出广阔的发展前景。但是我国的MRI研究水平远落后于发达国家,MRI设备一直依赖国外进口,研制出高性能的MRI设备对我国医疗水平的提高具有重要作用。梯度放大器作为MRI系统的核心部件,提供梯度磁场进行空间定位和梯度回波的产生,其性能直接影响成像的质量和速度。随着磁共振成像的要求越来越高,设计出高性能的梯度放大器就显得尤为重要。本文在分析梯度放大器控制系统需求的基础上,通过数字控制方法设计了一套高性能的控制系统。该系统分为主控系统和监控系统,本文分别对其进行硬件电路和软件编程的设计。主要研究内容如下:1、研究了梯度放大器的功能和系统结构,介绍了控制系统主电路的拓扑结构,并基于梯度放大器的性能指标完成了控制系统的整体方案设计。2、本文设计了控制系统各模块的硬件电路,主要包括AD7656模数转换电路、滤波电路、使能报警电路、监控信号采集电路等。采用TMS320F28335作为主控芯片,利用外拓ADC芯片AD7656对三路调理信号进行同步采集,实现了对三个方向梯度磁场的同步控制;比较不同滤波器性能,选择Sallen-Key滤波器对采样信号进行低通滤波;利用光耦TP521实现了使能和报警的功能;通过线性光耦HCNR200设计模拟量信号隔离电路完成对监控信号的采集。最后根据设计的原理图完成了电路板的制作,并对布局布线和电磁兼容进行了详细的分析。3、在实现硬件电路的基础上,本文分别完成了梯度放大器主控系统和监控系统的软件设计。主控系统采用增量式PID算法作为基础的控制算法。监控系统利用DSP集成的ADC模块进行监控信号的采集,并通过MODBUS协议完成了通讯模块的开发。为了使梯度线圈驱动电流纹波含量更少,本文采用倍频控制技术,使纹波和控制频率达到开关频率的两倍,有效的抑制了输出电流纹波。由于传统的控制算法并不能满足系统的需求,本文结合控制要求设计了自适应PID算法,根据偏差的变化实时改变PID控制参数,使得控制系统兼顾了快速性和稳定性。4、经过反复的调试和验证,本文最终完成了梯度放大器控制系统的设计,并在MRI系统中进行了完整的序列扫描,得到了满足成像要求的水模图像。