控制半导体制冷片的制冷功率，实现对脑温或水温的控制；
[0084] S35、根据对象输出yP与模型预估器FNNI输出的yu之间的误差^调节模型预估器 FNNI的各个参数，根据模型预估器的输出yu与模型与对象误差E相乘来调节模糊神经网络 控制器FNNC各个参数，直至模糊神经网络控制器与对象特性的匹配。
[0085]如图5所示为模型参考自适应模糊神经网络系统方块图，根据设定r输入参考模型 R中，得到一个参考模型输出，参考模型可以是控制者期望的任意某个接近被控对象特性的 一阶或者高阶对象，与对象实际输出之间的误差E以及误差E的变化率Ec输入到模糊神经网 络控制器FNNC中，得到对应的控制信号u用于控制半导体制冷片，最终作用于被控对象实现 温度控制，同时FNNI作为一个模型预估器将当前FNNC输出的u以及当前对象输出的y P作为 输入，它通过自身的输出yu与对象输出yu的差值ei来修正自身(FNNI)，它输出结果y u和输入 误差E相乘一同修正FNNC，最终实现冷却水温或大鼠脑温的稳定控制。
[0086] 本实施例中的FNNC和FNNI都使用图3所示的原理图。
[0087] 实施例4:本实施例的一种大鼠颅脑低温实验平台，结构与实施例1相同。
[0088] 本实施例的一种大鼠颅脑低温实验平台温度控制方法，如图6所示，基于PID控制， 包括以下步骤
[0089] S01、设定期望的脑温或水温，与实际测得的脑温或水温对比，得到误差EJtSPID 控制器的输入；
[0090] S02、PID控制器运算得到相应的半导体制冷片控制信号u;
[0091 ] S03、根据控制信号u控制半导体制冷片的制冷功率，实现对脑温或水温的控制。
[0092] 得到Kp、Ki和Kd后，PID控制器输出如下：
[0093]
[0094] u = u(k)Ku (1.2)
[0095] 其中：u(k)为k采样周期时的输出，e(k)为k采样周期时的偏差，T为采样周期，通过 输出u(k)乘以相应的比例因子Ku得出精确的输出量u。
[0096] 本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领 域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替 代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
[0097] 尽管本文较多地使用了半导体制冷片、冰帽、模糊控制等术语，但并不排除使用其 它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质;把它们解 释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。
【主权项】
1. 一种大鼠颅脑低温实验平台，其特征在于，包括箱体、制冷装置、冰帽、固定支撑平台 以及温度探头固定装置，所述制冷装置包括半导体制冷片、冷却水箱、冷却水栗、控制系统 和操作面板，冷却水箱的输出端通过导管连接冰帽的输入端，冷却水箱的输入端通过导管 连接冰帽的输出端，冷却水栗串联在导管上，半导体制冷片的制冷面与冷却水箱紧贴，温度 探头固定装置后端连接固定支撑平台，温度探头固定装置前端夹持有探测大鼠耳道内温度 的温度探头，半导体制冷片、温度探头和操作面板都与控制系统电连接;制冷装置安装在箱 体内部，操作面板安装在箱体外表面。2. 根据权利要求1所述的一种大鼠颅脑低温实验平台，其特征在于，所述制冷装置还包 括散热风扇和若干个温度传感器，冷却水箱的内部和箱体的外部分别安装有温度传感器， 散热风扇产生的气流通过半导体制冷片的制热面，散热风扇和温度传感器都与控制系统电 连接。3. 根据权利要求1或2所述的一种大鼠颅脑低温实验平台，其特征在于，所述冰帽由TPU 材料制成，冰帽内侧面与大鼠头皮和颈部贴合，冰帽两侧通过尼龙搭扣与固定支撑平台连 接，冰帽内部穿有弯曲流路，弯曲流路的输入端为冰帽输入端，弯曲流路的输出端为冰帽输 出端。4. 根据权利要求3所述的一种大鼠颅脑低温实验平台，其特征在于，还包括旁路阀，所 述旁路阀一端连接冰帽输入端，另一端连接冰帽输出端。5. 根据权利要求1或2所述的一种大鼠颅脑低温实验平台，其特征在于，所述固定支撑 平台上设有用于固定大鼠腹部的弹性金属扣和用于固定大鼠头部的可滑动金属片，固定支 撑平台上还设有加热装置，加热装置对应被固定的大鼠的胸腹部位置。6. 根据权利要求1所述的一种大鼠颅脑低温实验平台，其特征在于，所述温度探头固定 装置包括第一直杆和第二直杆，第一直杆的第一端与固定支撑平台连接，第一直杆的第二 端与第二直杆的第一端活动连接，第二直杆的第二端设有固定温度探头的夹持装置。7. -种大鼠颅脑低温实验平台温度控制方法，其特征在于，包括以下步骤 501、 设定期望的脑温或水温，与实际测得的脑温或水温对比，得到误差E，作为PID控制 器的输入； 502、 PID控制器运算得到相应的半导体制冷片控制信号u; 503、 根据控制信号u控制半导体制冷片的制冷功率，实现对脑温或水温的控制。8. -种大鼠颅脑低温实验平台温度控制方法，其特征在于，包括以下步骤： 511、 设定期望的脑温或水温，与实际测得的脑温或水温对比，得到误差E以及误差变化 率Ec，作为模糊控制器的输入； 512、 将模糊规则表中各个值实例化为具体的温度差以及输出功率值，根据输入的E和 Ec，按照模糊规则表输出相应的半导体制冷片控制信号u; 513、 根据控制信号u控制半导体制冷片的制冷功率，实现对脑温或水温的控制。9. 一种大鼠颅脑低温实验平台温度控制方法，其特征在于，包括以下步骤： 521、 设定一组模糊神经网络控制器FNNC的初始值，包括模糊语言变量个数、各个模糊 语言变量中心b、范围m以及神经网络的连接权值ω ; 522、 设定期望的脑温或水温，与实际测得的脑温或水温比对，得到误差Ε以及误差的变 化率Ec，作为模糊神经网络控制器FNNC的输入； 523、 根据输入的E和Ec，模糊神经网络控制器FNNC输出相应的半导体制冷片控制信号 u； 524、 根据控制信号u控制半导体制冷片的制冷功率，实现对脑温或水温的控制； 525、 根据误差E调节模糊神经网络控制器FNNC各个参数，直至模糊神经网络控制器 FNNC与对象特性匹配。10.-种大鼠颅脑低温实验平台温度控制方法，其特征在于，包括以下步骤： 531、 设定一组模糊神经网络控制器FNNC以及模型预估器FNNI的初始值，包括了模糊语 言变量个数、各个模糊语言变量中心b、范围m以及神经网络的连接权值ω，设定预期的参考 模型R输入输出特性； 532、 设定期望的脑温或水温，与实际测得的脑温或水温比对，得到误差Ε以及误差的变 化率Ec，作为模糊神经网络控制器FNNC输入； 533、 根据输入的E和Ec，模糊神经网络控制器FNNC输出相应的半导体制冷片控制信号 u； 534、 根据控制信号u控制半导体制冷片的制冷功率，实现对脑温或水温的控制； 535、 根据对象输出yP与模型预估器FNNI输出的yu之间的误差&调节模型预估器FNNI的 各个参数，根据模型预估器FNNI的输出y u与模型与对象误差E相乘来调节模糊神经网络控 制器FNNC各个参数，直至模糊神经网络控制器FNNC与对象特性匹配。
【专利摘要】本发明公开了一种大鼠颅脑低温实验平台及温度控制方法，实验平台包括箱体、制冷装置、冰帽、固定支撑平台以及温度探头固定装置，制冷装置包括半导体制冷片、冷却水箱、冷却水泵、控制系统和操作面板，冷却水箱通过导管连接冰帽，冷却水泵串联在导管上，半导体制冷片的制冷面与冷却水箱紧贴，半导体制冷片、温度探头和操作面板都与控制系统电连接。冷却水通过冷却水泵泵送到冰帽内，降低与冰帽内壁紧贴的大鼠颅脑的温度。大鼠固定在固定支撑平台上，温度探头插入大鼠耳道深处检测大鼠颅脑温度，并将温度信息反馈给控制系统。用户可以通过控制系统对本装置的参数进行设备和控制。本装置适用于生物或医学实验。
【IPC分类】A61F7/00
【公开号】CN105640691
【申请号】
【发明人】张武明, 熊先胤, 王颖哲, 邓鸿超
【申请人】浙江大学
【公开日】2016年6月8日
【申请日】2015年12月29日