技術(shù)特征：

1.一種交變磁場(chǎng)治療儀實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)頻的方法，其特征在于：該方法通過調(diào)制度M和調(diào)制比N實(shí)現(xiàn)對(duì)正弦交變磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度和磁感應(yīng)頻率的控制，單片機(jī)利用調(diào)制度M和調(diào)制比N兩個(gè)參數(shù)生成相應(yīng)的SPWM，通過逆變電橋產(chǎn)生等效于正弦電壓的交變電壓，該電壓施加到線圈從而產(chǎn)生正弦交變磁場(chǎng)，霍爾傳感器將采集到的線圈電流信號(hào)傳遞給單片機(jī)，比較理論電流值和實(shí)際采集到的電流值，利用改進(jìn)的PID算法，對(duì)亥姆霍茲線圈的電流實(shí)現(xiàn)更有效地閉環(huán)控制；方法的具體步驟如下：

步驟1組裝磁療儀系統(tǒng)

將隔離電源模塊與控制模塊連接起來，隔離電源模塊分別與逆變模塊、磁療環(huán)模塊和溫振熱磁振子模塊連接起來，控制模塊通過驅(qū)動(dòng)電路控制溫振熱磁振子模塊，溫振熱磁振子模塊將電流、電壓數(shù)值反饋給控制模塊；控制模塊通過電機(jī)電路控制磁療儀模塊，并接受磁療儀模塊的位置反饋信號(hào)；控制模塊通過加絨電路控制溫振熱磁振子模塊，并接受溫振熱磁振子模塊的溫度反饋信號(hào)，上述模塊和電路組成磁療儀系統(tǒng)；

步驟2設(shè)定磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度和頻率，計(jì)算調(diào)制度M和調(diào)制比N

利用控制電路產(chǎn)生的正弦脈寬調(diào)制SPWM實(shí)現(xiàn)對(duì)正弦交變磁場(chǎng)的頻率和強(qiáng)度的無級(jí)調(diào)節(jié)，正弦脈寬調(diào)制SPWM的確定需要兩個(gè)基本參數(shù)設(shè)定：調(diào)制度M和調(diào)制比N；通過控制調(diào)制度M的大小改變正弦波幅值的大小，即實(shí)現(xiàn)對(duì)磁感應(yīng)強(qiáng)度的控制，調(diào)制度M定義為調(diào)制波正弦波的幅值U_s和載波三角波的幅值U_t之比，

$M=\frac{U_s}{U_t}---\left(1\right)$

當(dāng)載波頻率一定時(shí)通過控制調(diào)制比N的大小改變正弦波頻率的大小，即實(shí)現(xiàn)對(duì)磁場(chǎng)頻率的控制，調(diào)制比N定義為載波三角波的頻率f_t和調(diào)制波正弦波的頻率f_s之比，

$N=\frac{f_t}{f_s}---\left(2\right)$

線圈磁感應(yīng)強(qiáng)度B計(jì)算公式：

$B=0.716K_c\frac{{\mathrm{\μ}}_{0}I}{R}---\left(3\right)$

其中，K_c為亥姆霍茲線圈磁感應(yīng)強(qiáng)度的修正系數(shù)，I為理論電流，R為線圈電阻，μ₀為真空磁導(dǎo)率，由設(shè)定的磁感應(yīng)強(qiáng)度B可以得到理論電流：

$I=\frac{BR}{0.716{\mathrm{\μ}}_0{K}_c}---\left(4\right)$

線圈回路阻抗Z為：

$Z=\sqrt{R^2+{(\mathrm{\ω}L-\frac{1}{\mathrm{\ω}C})}^2}---\left(5\right)$

R為線圈電阻，L為線圈回路的電感,C為線圈回路的電容，ω＝2πf_s，f_s為磁場(chǎng)頻率；

線圈兩端電壓為：

$U=I\sqrt{R^2+{(\mathrm{\ω}L-\frac{1}{\mathrm{\ω}C})}^2}---\left(6\right)$

設(shè)經(jīng)過整流后的逆變電壓為U_r，根據(jù)公式(1)調(diào)制度M，

$M=\frac{U}{U_r}---\left(7\right)$

由公式(2)和(7)確定的調(diào)制比和調(diào)制度經(jīng)理論計(jì)算就能得到相應(yīng)的正弦脈寬調(diào)制方波SPWM；

步驟3SPWM采樣計(jì)算

利用單片機(jī)將正弦波離散化為一系列的等效方波時(shí)，需要用高頻的三角波對(duì)正弦波采樣，等效面積法為，將正弦波平均分成N等份，每一等份的曲線梯形面積用方波脈沖的面積等效，并且方波脈沖的中心和每一曲線梯形的中心對(duì)齊；

步驟4定時(shí)AD采集線圈電流

單片機(jī)通過電流傳感器每隔一段時(shí)間對(duì)線圈中電流進(jìn)行采樣，采樣頻率為200Hz,并且比較實(shí)際采集到的電流和步驟2中計(jì)算得到的理論電流值，如果相等則結(jié)束，如果不等則進(jìn)行步驟5；

步驟5閉環(huán)改進(jìn)的PID算法

設(shè)定實(shí)際電流和理論電流的允許誤差區(qū)間[A,B]，如果電流誤差小于最小允許值A(chǔ)，則進(jìn)行正常的PID計(jì)算：

$\begin{array}{c}\mathrm{\Δ}i\left(k\right)=K_p\[i\left(k\right)-i(k-1)\]+K_i{T}_{s}i\left(k\right)+\\ \frac{K_d}{T_s}\[i\left(k\right)-2i(k-1)+i(k-2)\]\end{array}---\left(8\right)$

式中，K_p為比例系數(shù)，K_i為積分系數(shù)，K_d為微分系數(shù)，i(k)為第k個(gè)采樣時(shí)刻得到的電流值，Δi(k)為電流變化量；如果電流誤差大于最大允許值B，則進(jìn)行PD計(jì)算：

$\mathrm{\Δ}i\left(k\right)=K_p\[i\left(k\right)-i(k-1)\]+\frac{K_d}{T_s}\[i\left(k\right)-2i(k-1)+i(k-2)\]---\left(9\right)$

如果電流誤差在誤差允許區(qū)間之間，進(jìn)行弱積分PID計(jì)算：

$\begin{array}{c}\mathrm{\Δ}i\left(k\right)=K_p\[i\left(k\right)-i(k-1)\]+\frac{B-\left|i\left(k\right)\right|}{B-A}{K}_i{T}_{s}i\left(k\right)\\ +\frac{K_d}{T_s}\[i\left(k\right)-2i(k-1)+i(k-2)\]\end{array}---\left(10\right)$

利用改進(jìn)的PID算法能夠更好地改善系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)造成的積分超調(diào)現(xiàn)象；

實(shí)際采樣電流加上改進(jìn)PID計(jì)算后的電流變化量，返回到步驟2的公式(6)、(7)中，得到調(diào)制度M，進(jìn)行下一輪的SPWM采樣計(jì)算。