医疗设备机架倾斜的控制方法、装置、计算机设备和CT系统与流程

本申请涉及医疗器械，特别是涉及一种医疗设备机架倾斜的控制方法、装置、计算机设备和ct系统。

背景技术：

1、医疗设备如ct、pet-ct等，机架倾斜控制系统通常采用基于光电编码器的传统角度测量装置。如ct机架倾斜大都是基于光电编码器的分段占空比或固定占空比的控制方式，分段占空比倾斜控制方式是当机架倾斜到固定的角度位置时以预设的占空比对机架进行控制，固定占空比倾斜控制方式则是在所有姿态下均以固定的占空比驱动机架倾斜。

2、现有技术中虽然已有通过调整pwm占空比来调节ct机架内置直流电机扭矩的方案，但由于机架倾斜运动是一种具有时变性特征的非线性系统，当倾斜角度变化时，系统受到重力和惯性扰动作用，传统的分段占空比以及预先设定参数的控制器不能保证对其倾斜角度和倾斜速度精确控制的效果。传统方法控制机架停止倾斜时会产生较大的抖动问题，导致机架倾斜调整的准确性和及时性较差。

技术实现思路

1、基于此，为了解决机架倾斜调整的准确性和及时性较差的技术问题，实现精确控制机架倾斜速度和倾斜角度的目的，本申请提供一种医疗设备机架倾斜的控制方法、装置、计算机设备和ct系统。

2、医疗设备机架倾斜的控制方法包括：获取医疗设备的机架的当前时刻的实际倾斜角度，并根据机架的目标倾斜角度和实际倾斜角度计算机架的误差角度；根据误差角度，对控制器的位置环控制的目标倾斜角速度进行更新；根据更新后的目标倾斜角速度和机架实际倾斜角速度，得到倾斜角速度误差；根据倾斜角速度误差，得到电机的脉冲宽度调制占空比；对控制器的速度环控制参数进行更新，根据脉冲宽度调制占空比和更新后的控制器的速度环控制参数得到更新后的脉冲宽度调制占空比；根据更新后的脉冲宽度调制占空比调整机架的倾斜角度。

3、优选的，对控制器的速度环控制参数进行更新，根据占空比和更新后的控制器的速度环控制参数，得到更新后的脉冲宽度调制占空比；包括：获取控制器的速度环控制的参数，参数包括比例、积分、微分中的至少一个；根据控制器的速度环控制的参数和倾斜运动预测模型，得到预测倾斜角速度误差；根据预测倾斜角速度误差输入到bp神经网络，得到更新后的脉冲宽度调制占空比。

4、进一步的，根据控制器的速度环控制参数和倾斜运动预测模型，得到预测倾斜角速度误差，包括：获取机架的当前时刻的状态参数；将当前时刻的状态参数输入到倾斜运动预测模型，得到下一时刻的机架的倾斜预测角度；根据下一时刻的倾斜预测角度和下一时刻的倾斜目标角度，计算得到得到预测倾斜角速度误差。

5、进一步的，倾斜运动预测模型的训练过程包括：构建机架的状态参数数据集；状态参数包括倾斜角度、目标角度、起始角度、停止角度、时间戳、占空比、运动方向、停止运动信号中的至少一个；搭建机架倾斜的神经网络模型；并利用状态参数数据集，对神经网络模型进行训练，得到倾斜运动预测模型；对倾斜运动预测模型进行验证。

6、进一步的，对倾斜运动预测模型进行训练，得到倾斜运动预测模型，包括：根据物理信息损失函数计算倾斜运动模型的物理信息损失；根据数据信息损失函数计算倾斜运动模型的数据信息损失；根据物理信息损失和数据信息损失，得到倾斜运动模型的总损失；根据总损失，对机架倾斜运动模型进行训练。

7、进一步的，根据误差角度，对控制器的位置环控制的目标倾斜角速度进行更新包括：将误差角度输入至控制器的位置环控制中，得到初步角速度控制量；将初步角速度控制量与预设倾斜角速度阈值相比，若初步角速度控制量小于预设阈值，则初步角速度控制量为目标倾斜角速度；若初步角速度控制量大于预设倾斜角速度阈值，则预设倾斜角速度阈值作为目标倾斜角速度。

8、进一步的，方法还包括：获取调整后的倾斜角度和机架的目标位置，计算调整后的倾斜角度与目标倾斜角度的差值；若差值小于或等于预设角度阈值，则机架停止倾斜运动；若差值大于预设角度阈值，则继续返回至根据误差角度，对控制器的位置环控制的目标倾斜角速度进行更新的步骤。

9、进一步的，医疗设备机架倾斜的控制装置包括：获取模块，用于获取医疗设备的机架的当前时刻的实际倾斜角度，并根据机架的目标倾斜角度和实际倾斜角度计算机架的误差角度；第一更新模块，用于根据误差角度，对控制器的位置环控制的目标倾斜角速度进行更新；计算模块，用于根据更新后的目标倾斜角速度和机架实际倾斜角速度，得到倾斜角速度误差；调整模块，用于根据倾斜角速度误差，根据倾斜角速度误差，得到电机的脉冲宽度调制占空比；第二更新模块，用于对控制器的速度环控制参数进行更新，根据占空比和更新后的控制器的速度环控制参数得到更新后的脉冲宽度调制占空比；调整模块，用于根据更新后的脉冲宽度调制占空比调整机架的倾斜角度。

10、进一步的，计算机设备包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，其特征在于，处理器执行计算机程序时实现前述方法的步骤。在一个实施例中，还包括一种ct系统，其特征在于，所述ct系统包括：

11、机架；球管，设置在所述机架，用于产生x射线；探测器，设置在所述机架，用于接收穿过检测对象的x射线，所述球管、所述探测器能够被驱动以沿所述机架的周向旋转；电机，用于驱动所述机架向自身旋转轴的前方倾斜或所述机架向自身旋转轴的后方倾斜；倾角仪，设置在所述机架，用于确定所述机架倾角度；控制器，包括位置环控制和速度环控制，在位置环控制，所述控制器用于获取所述机架当前时刻的实际倾斜角度，并根据所述机架的目标倾斜角度和所述实际倾斜角度计算所述机架的误差角度，根据所述误差角度，确定目标倾斜角速度；在速度环控制，所述控制器用于获取机架实际倾斜角速度，并根据所述目标倾斜角速度和机架实际倾斜角速度，得到倾斜角速度误差；

12、根据所述倾斜角速度误差，得到所述电机的脉冲宽度调制占空比；

13、根据所述电机的脉冲宽度调制占空比，控制电机驱动所述机架的运动。

14、本发明的有益效果在于，通过采用获取医疗设备的机架的当前时刻的实际倾斜角度，并根据机架的目标倾斜角度和实际倾斜角度计算机架的误差角度；根据误差角度，对控制器的位置环控制的目标倾斜角速度进行更新；根据更新后的目标倾斜角速度和机架实际倾斜角速度，得到倾斜角速度误差；根据倾斜角速度误差，得到电机的脉冲宽度调制占空比；对控制器的速度环控制参数进行更新，根据占空比和更新后的控制器的速度环控制参数得到更新后的脉冲宽度调制占空比；根据更新后的脉冲宽度调制占空比调整机架的倾斜角度；从而能够提前预测在当前控制器输出的控制量和倾斜状态下机架响应的倾斜角度，使控制器能够提前适应机架倾斜状态的变化，从而达到精确控制机架倾斜速度和倾斜角度的目的，提高了机架倾斜运动的控制精度和稳定性。

1.一种医疗设备机架倾斜的控制方法，所述医疗设备机架由电机驱动，所述电机由控制器控制，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对控制器的速度环控制参数进行更新，根据所述脉冲宽度调制占空比和更新后的控制器的速度环控制参数，得到更新后的脉冲宽度调制占空比；包括：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述控制器的速度环控制参数和倾斜运动预测模型，得到预测倾斜角速度误差，包括：

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述倾斜运动预测模型的训练过程包括：

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述对所述倾斜运动预测模型进行训练，得到倾斜运动预测模型，包括：

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述误差角度，对控制器的位置环控制的目标倾斜角速度进行更新包括：

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

8.一种医疗设备机架倾斜的控制装置，其特征在于，所述装置包括：

9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至7中任一项所述的方法的步骤。

10.一种ct系统，其特征在于，所述ct系统包括：