[发明专利]微波功率控制方法

说明书

技术领域

 本发明涉及一种微波功率控制方法。

背景技术

生物电磁学作为一门新兴的边缘学科，已愈益受到国内外有关专家和学者的重视，微波作为生物电磁应用的一种，利用微波的致热效应进行治疗在临床应用中越来越多，然而由于微波功率不易控制，易受到电网电压波动、负载牵引等因素影响，会造成微波功率失控，进而给患者造成伤害，这样的医疗事故也多次被报道，因此控制微波功率的稳定输出就显得非常重要，具有重要的实际意义。

目前，大多数微波治疗机的控制系统均采用单片机控制系统使用数字PID控制算法，即在每一个采样周期内，传感器将所测数据转换成统一的标准信号后输入给调节器，在调节器中与设定值进行比较得出偏差值，经 PID运算得出本次的控制量，输出到执行器后完成本次的调节任务。采用这种方式存在以下缺点：由于计算机控制是一种采样控制，它只能根据采样时刻的偏差值计算控制量，故对式                                               中的积分和微分项不能直接使用，需要进行离散化处理。式中， Kp为比例系数；Tt 为积分时间常数;  T_D为微分时间常数，按模拟PID控制算法的算式，现以一系列的采样时刻点kT代表连续时间t，以和式代替积分，以增量代替微分，可以得到离散的PID表达式为： 。该种方式由于全量输出，所以每次输出均与过去的状态有关，计算时要对误差进行累加，因此存在需要保存的数据量及运算量都很大而单片机系统存储容量、运算速度都很有限的矛盾。

发明内容

本发明的目的在于提供一种微波功率控制方法，主要解决现有技术中存在的微波功率控制方法需要对误差进行累加，需要保存的数据量及运算量都很大，而单片机系统存储容量、运算速度有限，因而应用效果不理想的问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

微波功率控制方法，包括以下步骤：

（1）获取输入电功率；

（2）根据能量转换公式由步骤（1）中的输入电功率得出所发射的微波功率；

（3）计算步骤（2）中得到的微波功率与设定功率的差值；

（4）重复步骤（1）~（3），根据设定功率及计算出的差值建立差值分区表，并将该分区表进行保存，同时设定与各区相对应的模型算法；

（5）根据已设定的模型算法计算出功率差值落入各区的电功率的控制信号大小进行微波功率控制。

为了提高控制精确度，采用大于信号变化速率的速度对电功率进行采样。

进一步地，所发射的微波功率通过以下公式得出：P_m=P_i*N，其中，P_i为输入电功率，N为磁控管转换效率。

更进一步地，微波功率与设定功率的差值通过以下公式得出：ΔP=P_s-P_m，其中，P_s为已设定的期望微波功率值，P_m 为所发射的实际微波功率值。

具体地说，所述步骤（4）中，分区规则如下：

当P_s≥14时，若|ΔP|≥30则保存在分区1中；若20≤|ΔP|<30则保存在分区2中；若10≤|ΔP|<20则保存在分区3中；若|ΔP|<10则保存在分区4中；

当P_s<14时，若|ΔP|≥20则保存在分区5中；若10≤|ΔP|<20则保存在分区6中；若5≤|ΔP|<10则保存在分区7中；若|ΔP|<5则保存在分区8中；

设setdata为输出控制量，Setdata为实际控制量，各区对应的模型算法如下：

当|ΔP|属于分区1时，若ΔP>0，采用算式Setdata=setdata+6；若ΔP<0采用算式Setdata=setdata-6；

当|ΔP|属于分区2时，若ΔP>0，采用算式Setdata=setdata+5；若ΔP<0采用算式Setdata=setdata-5；

当|ΔP|属于分区3时，若ΔP>0，采用算式Setdata=setdata+3；若ΔP<0采用算式Setdata=setdata-3；

当|ΔP|属于分区4时，若ΔP>0，采用算式Setdata=setdata+1；若ΔP<0采用算式Setdata=setdata-1；