CN115639868A - 一种用于磁刺激设备的自适应温度控制方法、设备及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于磁刺激设备的自适应温度控制方法、设备及系统，包括：步骤一：根据磁刺激系统的所有电子元器件的电学参数、线圈的自身参数建立磁刺激系统的物理模型；步骤二：根据所述物理模型建立数学模型，化简数学模型得到磁刺激系统从输入电压到输出电流的传递函数；步骤三：根据磁刺激系统的实时输入电压、输出电流以及所述传递函数，通过最小二乘法拟合出此时磁刺激系统的实时参数值；步骤四：根据实时参数值，得到线圈的实时温度；步骤五：计算线圈的实时温度与系统的预设温度的温度误差，通过判断温度误差的正负控制散热系统的散热力度；本发明通过对液冷系统和输出电压进行自适应控制，达到自适应控制温度的效果。

Description

一种用于磁刺激设备的自适应温度控制方法、设备及系统

技术领域

本发明涉及磁刺激设备的控制技术领域，具体为一种用于磁刺激设备的自适应温度控制方法、设备及系统。

背景技术

磁刺激技术越来越得到医学界的认可，除了多年来广受推崇的经颅磁（用于神经类康复、精神类康复）和盆底磁（用于产后康复、私密整形），还有近年迅速流行的塑形磁（用于减脂塑形）；随着市场和应用场景的不断变大，磁刺激技术的要求也越来越高；目前磁刺激设备主要由主控制板、可控硅、升压电源、储能脉冲电容、阻容吸收板、线圈、液冷系统等部分组成；主控制板控制升压电源开始升压，升压电源内充电电路对储能脉冲电容充电，充电完成后主控板打开可控硅，脉冲电容通过线圈放电，电流经过线圈时产生空间脉冲磁场；脉冲磁场在人体目标组织产生感应电流，引起靶区神经元的去极化从而达到生理效应，达到治疗效果。

磁刺激设备运行中在输出磁刺激时，会有大电流脉冲流过线圈，使线圈内温度升高，系统通过控制叶轮泵的电压调节冷却液流速对线圈进行降温，但是线圈的散热系统的降温能力是有限的，在高频和高强度的重复刺激时，温度会快速升高，如果超出安全温度设备就会停止输出，待温度下降后才能恢复工作，不仅影响使用也会加速线圈老化。

因而温度控制一直是制约磁刺激技术的重要问题；目前各种磁刺激仪主要使用黑盒模型对温度进行粗糙的控制，一刀切地限制输出电压和治疗强度，导致限制了治疗方案的选择，降低了治疗效果；系统实际运行过程中，线圈的电阻值会随温度变化，磁场强度、刚度、阻尼等物理量都会随着输入电压的变化而变化，导致系统输出温度和目标输出不一致，达不到预设的治疗目标。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种用于磁刺激设备的自适应温度控制方法、设备及系统，可以解决现有的磁刺激设备一刀切地限制输出电压和治疗强度，导致限制了治疗方案的选择，降低了治疗效果的问题。

为了实现上述目的，本发明是技术方案如下：

本发明是通过如下的技术方案来实现：一种用于磁刺激设备的自适应温度控制方法，包括：

步骤一：根据磁刺激系统的所有电子元器件的电学参数、线圈的自身参数建立磁刺激系统的物理模型；

步骤二：根据所述物理模型建立数学模型，化简所述数学模型得到磁刺激系统从输入电压到输出电流的传递函数；

步骤三：根据磁刺激系统的实时输入电压、输出电流以及所述传递函数，通过最小二乘法拟合出此时磁刺激系统的实时参数值；

步骤四：根据所述实时参数值，得到线圈的实时温度；

步骤五：计算线圈的实时温度T（t）与系统的预设温度T_Set的温度误差T_error（t），通过判断T_error（t）的正负控制散热系统的散热力度，

若T_error（t）为正，控制散热力度以加速线圈散热，

若T_error（t）为负，控制散热力度以减缓线圈散热。

进一步的，所述根据磁刺激系统的所有电子元器件的电学参数、线圈的自身参数建立磁刺激系统的物理模型，包括：根据磁刺激系统的所有电子元器件的等效总电阻R_e、等效总电感L_e和等效磁感应强度乘以有效长度Bl，线圈的等效质量M、刚度K_m和阻尼R_m，建立关于时间t与系统第t时刻电源的输出电压u（t），第t时刻线圈两端的电流i（t），第t时刻线圈的位置偏移x（t）相关物理模型；其中建立磁刺激系统的电学物理模型为：

建立磁刺激系统的力学物理模型为：

上式中t为时间，R_e为等效总电阻，L_e为等效总电感，Bl为等效磁感应强度乘以有效长度，M为线圈的等效质量，K_m为线圈的刚度，R_m为线圈的阻尼。

进一步的，所述根据所述物理模型建立数学模型，化简所述数学模型得到磁刺激系统从输入电压到输出电流的传递函数，包括：对系统第t时刻电源的输出电压u（t）、线圈两端的电流i（t）和线圈的位置位移x（t）进行拉普拉斯变换，变换为U（s）、I（s）和X（s），得到方程组：

以X（s）为纽带，整理方程组：

化简得到系统从输入电压到输出电流的传递函数G（s）：

上式中s为参数实数时间t通过拉普拉斯变换复数参数，U（s）、I（s）和X（s）为电源的输出电压u（t）、线圈两端的电流i（t）和线圈的位置位移x（t）拉普拉斯变换得到，R_e为等效总电阻，L_e为等效总电感，Bl为等效磁感应强度乘以有效长度，M为线圈的等效质量，K_m为线圈的刚度，R_m为线圈的阻尼。

进一步的，所述通过最小二乘法拟合出此时系统的实时参数值，包括：设定采集的实时输入电压为u_real（t）和输出电流i_real（t），利用最小二乘法拟合出此时系统的实时参数值R_e（t）、L_e（t）、Bl（t）、K_m（t）和R_m（t）为：

其中R_e_lb和R_e_ub为系统运行时等效总电阻R_e的下限值和上限值，L_e_lb和L_e_ub为系统运行时等效总电感L_e的下限值和上限值，Bl_lb和Bl_ub为系统运行时等效磁感应强度乘以有效长Bl的下限值和上限值，K_m_lb和K_m_ub为系统运行时线圈的刚度K_m的下限值和上限值，R_m_lb和R_m_ub为系统运行时线圈的阻尼R_m的下限值和上限值。

进一步的，所述根据所述实时参数值，得到线圈的实时温度，包括：

根据拟合出的第t时刻R_e（t），求出此时线圈温度T（t），T（t）的计算公式为：

上式中C为参考常数C=0.01724，B为线圈电阻率温度系数B=0.004，T（0）为线圈初始温度，即环境温度；T_r为参考温度，R_e（0）为温度为T（0）时线圈的电阻值，R_e（t）为温度为T（t）时刻线圈的电阻值。

进一步的，所述控制散热力度包括控制散热系统的叶轮泵电压；在已知第t时刻的温度误差为T_error（t）的情况下，叶轮泵控制电压的变化量Control_U（t+1）为：

其中，

则计算的下一脉冲的电压为：

上式中U_Cool（t）为当前时刻叶轮泵的电压，K_p为PID算法中的比例系数，T_i为积分时间常数，T_d为微分时间常数，T_error（t）为第t时刻的温度误差，T_Set为系统设定的温度，T（t）为实时温度，U_Cool（t+1）为下一时刻t+1叶轮泵的电压。

所述T_error（t）为正的情况下判断叶轮泵的实时电压是否达到最大，若是，则根据默认电阻值R_e_Set和当前电阻值R_e（t）的比压缩上个脉冲的电流i（t），得到下个脉冲的压缩电流i_cps（t+1）；根据此时的传递函数的逆G^-1（s）和压缩后的电流i_cps（t+1），算出下个脉冲输出电源的压缩电压u_cps（t+1），降低系统的发热功率和线圈温度；具体计算公式为：

上式中R_e（t）为系统当前电阻值，G（s）为传递函数，R_e_Set为预设温度T_Set时线圈的电阻值，i_cps（t+1）为下一时刻t+1等比压缩的电流值，u_cps（t+1）为下一时刻t+1输出电源的压缩电压。

一种控制设备，所述控制设备包括处理器和存储器，所述存储器用于存储指令，所述处理器用于调用所述存储器中的指令，使得所述控制设备执行如上述所述的用于磁刺激设备的自适应温度控制方法。

一种用于磁刺激设备的自适应温度控制系统，所述控制系统包括：

上位机子系统，包括相互连接的核心板和人机交互模块，所述核心板用于执行如上述所述的用于磁刺激设备的自适应温度控制方法，所述人机交互模块用于编辑磁刺激输出的参数，控制磁刺激开始和结束，磁刺激输出时调节刺激输出的强度，并显示磁刺激信息；

下位机子系统，包括主控模块、电源滤波器和至少一路磁刺激线圈，所述主控模块连接所述核心板，每一路所述磁刺激线圈分别与主控模块和电源滤波器连接；所述下位机子系统用于产生脉冲磁场；

散热系统，包括散热控制模块和散热装置，所述散热控制模块的输入端与所述核心板连接，所述散热控制模块的输出端与散热装置连接，所述散热系统用于对磁刺激线圈和上位机子系统的降温；

所述散热装置包括叶轮泵、水箱和风扇，所述散热控制模块的输出端分别与叶轮泵、水箱、风扇连接，所述叶轮泵通过流量传感器与水箱连接；所述散热控制模块通过液位传感器与水箱连接；所述水箱通过分离器与下位机子系统连接，所述风扇通过转速反馈模块与散热控制模块连接。

进一步的，每一路所述磁刺激线圈包括至少一路升压电源和一路线圈，每路所述升压电源的输出端连接一路脉冲电容，所述脉冲电容与所述线圈连接。

进一步的，每一路所述磁刺激线圈包括一路升压电源和至少一路线圈，所述升压电源的输出端连接一路脉冲电容，所述脉冲电容与至少一路所述线圈连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果包括：

本发明建立磁刺激系统的传递函数，实时采集线圈两端的电压和电流，使用最小二乘法辨识出系统实时参数，根据实时参数中的电阻值求出系统此时温度，通过系统此时的温度对液冷系统和输出电压进行自适应控制，达到自适应控制温度的效果，本发明可以实时辨识磁刺激系统主要参数的实时值，达到精准控温，大幅提高全频域的输出强度，扩大治疗方案的选择范围，提高治疗效果，另外本发明减少传感器的使用，降低成本。

附图说明

参照附图来说明本发明的公开内容。应当了解，附图仅仅用于说明目的，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。其中：

图1为本发明一种用于磁刺激设备的自适应温度控制方法工作流程示意图；

图2为本发明用于磁刺激设备的自适应温度控制系统的系统框图；

图3为本发明实施案例中未进行自适应温度控制的实测电流和预设电流对比图；

图4为本发明实施案例中进行自适应温度控制的实测电流和预设电流对比图；

图5为本发明实施案例中未进行自适应温度控制的刺激强度－输出强度曲线；

图6为本发明实施案例中进行自适应温度控制的刺激强度－输出强度曲线。

具体实施方式

容易理解，根据本发明的技术方案，在不变更本发明实质精神下，本领域的一般技术人员可以提出可相互替换的多种结构方式以及实现方式。因此，以下具体实施方式以及附图仅是对本发明的技术方案的示例性说明，而不应当视为本发明的全部或者视为对本发明技术方案的限定或限制。

本发明提供一种用于磁刺激设备的自适应温度控制方法，如图1所示，所述方法包括：

步骤一：根据磁刺激系统的所有电子元器件的电学参数、线圈的自身参数建立磁刺激系统的物理模型；

具体的，所述根据磁刺激系统的所有电子元器件的电学参数、线圈的自身参数建立磁刺激系统的物理模型，包括：

根据磁刺激系统的所有电子元器件的等效总电阻R_e、等效总电感L_e、等效磁感应强度乘以有效长度Bl，线圈的等效质量M、刚度K_m、阻尼R_m建立磁刺激系统内关于时间t与第t时刻电源的输出电压u（t），第t时刻线圈两端的电流i（t），第t时刻线圈的位置偏移x（t）之间的相关物理模型；

示例性的，根据电子元器件的等效总电阻R_e、等效总电感L_e、等效磁感应强度乘以有效长度Bl，建立磁刺激系统运行时间t与电学量电压u（t）的电学物理模型为：

………………………………（1）

根据线圈等效质量为M、刚度为K_m、阻尼为R_m建立磁刺激系统运行时间t与线圈两端的电流i（t）、线圈的位置偏移x（t）的力学物理方程为：

………………………（2）。

步骤二：根据所述物理模型建立数学模型，化简所述数学模型得到磁刺激系统从输入电压到输出电流的传递函数；

具体的，根据所述物理模型建立数学模型，化简所述数学模型得到磁刺激系统从输入电压到输出电流的传递函数，包括：

其中所述数学模型为步骤一中式（1）和式（2）组成的方程组；对电学量电压u（t）、电流i（t）和力学量位移x（t）进行拉普拉斯变换，使参数实数时间t（t≥ 0）的函数转换为一个参数为复数s的函数；即使电学量电压u（t）、电流i（t）和力学量位移x（t）变换为U（s）、I（s）和X（s），得到方程组：

………………………（3）

以X（s）为纽带，整理式（3）的方程组得到：

………………………（4）

化简得到系统的从输入电压到输出电流的传递函数G（s）：

……（5）

式（3）、（4）、（5）中s为参数实数时间t通过拉普拉斯变换复数参数，U（s）、I（s）和X（s）为电学量电压u（t）、电流i（t）和力学量位移x（t）拉普拉斯变换得到，R_e为等效总电阻，L_e为等效总电感，Bl为等效磁感应强度乘以有效长度，M为线圈的等效质量，K_m为线圈的刚度，R_m为线圈的阻尼。

步骤三：根据磁刺激系统的实时输入电压、输出电流以及所述传递函数，通过最小二乘法拟合出此时磁刺激系统的实时参数值；

具体的，所述磁刺激系统的实时参数值包括t时刻磁刺激系统的等效总电阻R_e（t）、等效总电感L_e（t）、等效磁感应强度乘以有效长度Bl（t）、线圈刚度K_m（t）和线圈阻尼R_m（t）。

通过最小二乘法拟合出此时系统的实时参数值，包括：

设定采集的实时输入电压为u_real（t）和输出电流i_real（t），利用最小二乘法拟合出此时系统的实时参数值R_e（t）、L_e（t）、Bl（t）、K_m（t）和R_m（t）为：

………………（6）

式（6）中，R_e_lb和R_e_ub为系统运行时等效总电阻R_e的下限值和上限值，L_e_lb和L_e_ub为系统运行时等效总电感L_e的下限值和上限值，Bl_lb和Bl_ub为系统运行时等效磁感应强度乘以有效长Bl的下限值和上限值，K_m_lb和K_m_ub为系统运行时线圈的刚度K_m的下限值和上限值，R_m_lb和R_m_ub为系统运行时线圈的阻尼R_m的下限值和上限值。

以容易理解的电阻为例，系统设计值为实验室温度20摄氏度时为0.5Ω，由于工艺和一致性的限制实际生产出的线圈可能是0.51Ω，也可能是0.48Ω，此时输入相同的电压，将得到不同的输出电流，如图3所示，叠加由于公差和装配引起的L_e、Bl、K_m和R_m这些量的偏差，实测出的电流和设计时仿真出的电流相差较大，只有57.88%的准确度，经过公式6的拟合，可以得到实时的参数值，R_e为0.508，将实时值代入仿真得到新的仿真电流，和实测电流十分吻合，到达98.15%的准确度，如图4所示；通常达到90%以上的准确度，可以认为拟合成功，得到系统中各参数的实时值；

其中：仿真值计算公式为：i_simu（t）=G（s）*u_real（t），根据公式5，带入R_e、L_e、Bl、K_m、R_m的值和输入电压u_real（t），算出电流时序仿真值i_simu（t）；直接测试线圈，得到电流时序实测值i_real（t）；计算i_simu（t）和i_real（t）之间的重合度，得到系统准确度。

步骤四：根据所述实时参数值，得到线圈的实时温度；

具体的，所述根据所述实时参数值，得到线圈的实时温度，包括

根据步骤三拟合出的第t时刻R_e（t），求出此时线圈温度T（t），T（t）的计算公式为：

………………（7）

式（7）中C为参考常数C=0.01724，B为线圈电阻率温度系数B=0.004，T（0）为线圈初始温度，即环境温度，T_r为参考温度，通常取实验室常温20摄氏度；R_e（0）为温度为T（0）时线圈的电阻值，R_e（t）为温度为T（t）时刻线圈的电阻值。

步骤五：计算线圈的实时温度T（t）与系统的预设温度T_Set的温度误差T_error（t），通过判断T_error（t）的正负控制散热系统的散热力度，

若T_error（t）为正，控制散热力度以加速线圈散热；

若T_error（t）为负，控制散热力度以减缓线圈散热；

具体的，所述T_error（t）的计算公式为：

………………（8）

其中控制散热力度包括控制叶轮泵的电压，以改变液冷系统冷却液流速实现改变散热力度；根据式（8）计算冷却系统中的叶轮泵控制电压的变化量Control_U（t+1）：

………（9）

根据式（8）叶轮泵控制电压的变化量Control_U（t+1）以及叶轮泵的当前时刻电压U_Cool（t），即可得到变换后（即下一时刻t+1）叶轮泵的电压：

……………（10）

式（8）、（9）、（10）中，T（t）为线圈t时刻的实时温度，T_Set为系统的预设温度，T_error（t）为t时刻的温度误差，Control_U（t+1）为叶轮泵控制电压的变化量，K_p为PID算法中的比例系数，T_i为积分时间常数，T_d为微分时间常数；U_Cool（t）为当前时刻叶轮泵的电压，U_Cool（t+1）为下一时刻（t+1）叶轮泵的电压。另外K_p、T_i、T_d的取值将直接影响温度控制的速度和效果；首先确定K_p，合适的K_p加快温度调节的速度；再确定T_i，可以消除温控的稳态误差；最后确定T_d，可消除调节过程中的振荡。

当T（t）大于T_Set时，T_error（t）为正，算出Control_U（t+1）为正，下一时刻叶轮泵电压加大，液冷系统冷却液流速加快，加速线圈散热。

当T（t）小于T_Set时，T_error（t）为负，算出Control_U（t+1）为负，下一时刻叶轮泵电压减小，液冷系统冷却液流速减慢，减缓线圈散热。

为了避免过度增大叶轮泵的电压造成叶轮泵的损坏，对叶轮泵设置电压的最大值；在T_error（t）为正的情况下判断叶轮泵的实时电压是否达到最大值，

若是，则根据默认电阻值R_e_Set和当前电阻值R_e（t）的比压缩上个脉冲的电流i（t），得到下个脉冲的压缩电流i_cps（t+1）；根据此时的传递函数的逆G^-1（s）和压缩后的电流i_cps（t+1），算出下个脉冲输出电源的压缩电压u_cps（t+1），以降低系统的发热功率和线圈温度；其中：

…………………………………（11）

…………………………（12）

式（11）、（12）中R_e（t）为系统当前电阻值，G（s）为传递函数，R_e_Set为预设温度T_Set时线圈的电阻值，i_cps（t+1）为下一时刻t+1（下个脉冲）等比压缩的电流值，u_cps（t+1）为下一时刻t+1（下个脉冲）输出电源的压缩电压。

示例性的，系统输出电压最大值为1500V，为了安全和系统耐久考虑，通常设置1000V为标准输出强度，当强度系数为0.5时，输出电压500V；对现有技术（原方案）以及本发明的方案进行多次实验，实验结构如下表（1）所示；相比于原方案，本发明的强度系数和输出电压在全频域都有了明显提高：实验得到的曲线如图5和图6所示，低频时10Hz由1的强度系数1003.53V，提高到1.19的强度系数1194.3V，提升19%；高频时100Hz由0.14的强度系数145.4V，提高到0.39的强度系数385V，提升178%；极大地增加了治疗方案的频率选择范围，提高治疗效果。

表（1） 原方案与本发明全频域强度系数对比数据

本发明提供一种控制设备，所述控制设备包括处理器和存储器，所述存储器用于存储指令，所述处理器用于调用所述存储器中的指令，使得所述控制设备执行上述的用于磁刺激设备的自适应温度控制方法。

本发明提供一种用于磁刺激设备的自适应温度控制系统，所述系统包括：上位机子系统、下位机子系统和散热系统，所述上位机子系统与下位机子系统连接，所述散热系统分别与上位机子系统和下位机子系统连接；

具体的，上位机子系统，包括相互连接的核心板和人机交互模块，所述核心板用于执行如上述所述的用于磁刺激设备的自适应温度控制方法，所述人机交互模块用于编辑磁刺激输出的参数、控制磁刺激开始和结束、磁刺激输出时调节刺激输出的强度、并显示磁刺激信息；

下位机子系统，包括主控模块、电源滤波器和至少一路磁刺激线圈，所述主控模块连接所述核心板，每一路所述磁刺激线圈分别与主控模块和电源滤波器连接；所述下位机子系统用于产生脉冲磁场；

散热系统，包括散热控制模块和散热装置，所述散热控制模块的输入端与所述核心板连接，所述散热控制模块的输出端与散热装置连接，所述散热系统用于对磁刺激线圈和上位机子系统的降温。

每一路所述磁刺激线圈包括至少一路升压电源和一路线圈，每路所述升压电源的输出端连接一路脉冲电容，所述脉冲电容与所述线圈连接。

每一路所述磁刺激线圈包括一路升压电源和至少一路线圈，所述升压电源的输出端连接一路脉冲电容，所述脉冲电容与至少一路所述线圈连接。

所述散热装置包括叶轮泵、水箱和风扇，所述散热控制模块的输出端分别与叶轮泵、水箱、风扇连接，所述叶轮泵通过流量传感器与水箱连接；所述散热控制模块通过液位传感器与水箱连接；所述水箱通过分离器与下位机子系统连接，所述风扇通过转速反馈模块与散热控制模块连接。

本发明建立磁刺激系统的传递函数，实时采集线圈两端的电压和电流，使用最小二乘法辨识出系统实时参数，根据实时参数中的电阻值求出系统此时温度，通过系统此时的温度对液冷系统和输出电压进行自适应控制，达到自适应控制温度的效果，本发明可以实时辨识磁刺激系统主要参数的实时值，达到精准控温，大幅提高全频域的输出强度，扩大治疗方案的选择范围，提高治疗效果，另外本发明减少传感器的使用，降低成本。

本发明的技术范围不仅仅局限于上述说明中的内容，本领域技术人员可以在不脱离本发明技术思想的前提下，对上述实施例进行多种变形和修改，而这些变形和修改均应当属于本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于磁刺激设备的自适应温度控制方法，其特征在于：所述方法包括：

步骤一：根据磁刺激系统的所有电子元器件的电学参数、线圈的自身参数建立磁刺激系统的物理模型；

步骤二：根据所述物理模型建立数学模型，化简所述数学模型得到磁刺激系统从输入电压到输出电流的传递函数；

步骤三：根据磁刺激系统的实时输入电压、输出电流以及所述传递函数，通过最小二乘法拟合出此时磁刺激系统的实时参数值；

步骤四：根据所述实时参数值，得到线圈的实时温度；

步骤五：计算线圈的实时温度T（t）与系统的预设温度T_Set的温度误差T_error（t），通过判断T_error（t）的正负控制散热系统的散热力度，若T_error（t）为正，控制散热力度以加速线圈散热，若T_error（t）为负，控制散热力度以减缓线圈散热。

2.根据权利要求1所述的一种用于磁刺激设备的自适应温度控制方法，其特征在于：所述根据磁刺激系统的所有电子元器件的电学参数、线圈的自身参数建立磁刺激系统的物理模型，包括：根据磁刺激系统的所有电子元器件的等效总电阻R_e、等效总电感L_e和等效磁感应强度乘以有效长度Bl，线圈的等效质量M、刚度K_m和阻尼R_m，建立关于时间t与系统第t时刻电源的输出电压u（t），第t时刻线圈两端的电流i（t），第t时刻线圈的位置偏移x（t）相关物理模型；其中建立磁刺激系统的电学物理模型为：

建立磁刺激系统的力学物理模型为：

上式中t为时间，R_e为等效总电阻，L_e为等效总电感，Bl为等效磁感应强度乘以有效长度，M为线圈的等效质量，K_m为线圈的刚度，R_m为线圈的阻尼。

3.根据权利要求1所述的一种用于磁刺激设备的自适应温度控制方法，其特征在于：所述根据所述物理模型建立数学模型，化简所述数学模型得到磁刺激系统从输入电压到输出电流的传递函数，包括：对系统第t时刻电源的输出电压u（t）、线圈两端的电流i（t）和线圈的位置位移x（t）进行拉普拉斯变换，变换为U（s）、I（s）和X（s），得到方程组：

以X（s）为纽带，整理方程组：

化简得到系统从输入电压到输出电流的传递函数G（s）：

上式中s为参数实数时间t通过拉普拉斯变换复数参数，U（s）、I（s）和X（s）为电源的输出电压u（t）、线圈两端的电流i（t）和线圈的位置位移x（t）拉普拉斯变换得到，R_e为等效总电阻，L_e为等效总电感，Bl为等效磁感应强度乘以有效长度，M为线圈的等效质量，K_m为线圈的刚度，R_m为线圈的阻尼。

4.根据权利要求1所述的一种用于磁刺激设备的自适应温度控制方法，其特征在于：所述通过最小二乘法拟合出此时系统的实时参数值，包括：设定采集的实时输入电压为u_real（t）和输出电流i_real（t），利用最小二乘法拟合出此时系统的实时参数值R_e（t）、L_e（t）、Bl（t）、K_m（t）和R_m（t）为：

其中R_e_lb和R_e_ub为系统运行时等效总电阻R_e的下限值和上限值，L_e_lb和L_e_ub为系统运行时等效总电感L_e的下限值和上限值，Bl_lb和Bl_ub为系统运行时等效磁感应强度乘以有效长Bl的下限值和上限值，K_m_lb和K_m_ub为系统运行时线圈的刚度K_m的下限值和上限值，R_m_lb和R_m_ub为系统运行时线圈的阻尼R_m的下限值和上限值。

5.根据权利要求1所述的一种用于磁刺激设备的自适应温度控制方法，其特征在于：所述根据所述实时参数值，得到线圈的实时温度，包括：

根据拟合出的第t时刻R_e（t），求出此时线圈温度T（t），T（t）的计算公式为：

上式中C为参考常数C=0.01724，B为线圈电阻率温度系数B=0.004，T（0）为线圈初始温度，即环境温度；T_r为参考温度，R_e（0）为温度为T（0）时线圈的电阻值，R_e（t）为温度为T（t）时刻线圈的电阻值。

6.根据权利要求1所述的一种用于磁刺激设备的自适应温度控制方法，其特征在于：所述控制散热力度包括控制散热系统的叶轮泵电压；在已知第t时刻的温度误差为T_error（t）的情况下，叶轮泵控制电压的变化量Control_U（t+1）为：

其中，

则计算的下一脉冲的电压为：

上式中U_Cool（t）为当前时刻叶轮泵的电压，K_p为PID算法中的比例系数，T_i为积分时间常数，T_d为微分时间常数，T_error（t）为第t时刻的温度误差，T_Set为系统设定的温度，T（t）为实时温度，U_Cool（t+1）为下一时刻t+1叶轮泵的电压；

所述T_error（t）为正的情况下判断叶轮泵的实时电压是否达到最大，若是，则根据默认电阻值R_e_Set和当前电阻值R_e（t）的比压缩上个脉冲的电流i（t），得到下个脉冲的压缩电流i_cps（t+1）；根据此时的传递函数的逆G^-1（s）和压缩后的电流i_cps（t+1），算出下个脉冲输出电源的压缩电压u_cps（t+1），降低系统的发热功率和线圈温度；具体计算公式为：

上式中R_e（t）为系统当前电阻值，G（s）为传递函数，R_e_Set为预设温度T_Set时线圈的电阻值，i_cps（t+1）为下一时刻t+1等比压缩的电流值，u_cps（t+1）为下一时刻t+1输出电源的压缩电压。

7.一种控制设备，所述控制设备包括处理器和存储器，所述存储器用于存储指令，所述处理器用于调用所述存储器中的指令，使得所述控制设备执行如权利要求1-6任意一项所述的用于磁刺激设备的自适应温度控制方法。

8.一种用于磁刺激设备的自适应温度控制系统，其特征在于：所述控制系统包括：

上位机子系统，包括相互连接的核心板和人机交互模块，所述核心板用于执行如权利要求1-6任意一项所述的用于磁刺激设备的自适应温度控制方法，所述人机交互模块用于编辑磁刺激输出的参数，控制磁刺激开始和结束，磁刺激输出时调节刺激输出的强度，并显示磁刺激信息；

下位机子系统，包括主控模块、电源滤波器和至少一路磁刺激线圈，所述主控模块连接所述核心板，每一路所述磁刺激线圈分别与主控模块和电源滤波器连接；所述下位机子系统用于产生脉冲磁场；

散热系统，包括散热控制模块和散热装置，所述散热控制模块的输入端与所述核心板连接，所述散热控制模块的输出端与散热装置连接，所述散热系统用于对磁刺激线圈和上位机子系统的降温；

所述散热装置包括叶轮泵、水箱和风扇，所述散热控制模块的输出端分别与叶轮泵、水箱、风扇连接，所述叶轮泵通过流量传感器与水箱连接；所述散热控制模块通过液位传感器与水箱连接；所述水箱通过分离器与下位机子系统连接，所述风扇通过转速反馈模块与散热控制模块连接。

9.根据权利要求8所述的一种用于磁刺激设备的自适应温度控制系统，其特征在于：每一路所述磁刺激线圈包括至少一路升压电源和一路线圈，每路所述升压电源的输出端连接一路脉冲电容，所述脉冲电容与所述线圈连接。

10.根据权利要求8所述的一种用于磁刺激设备的自适应温度控制系统，其特征在于：每一路所述磁刺激线圈包括一路升压电源和至少一路线圈，所述升压电源的输出端连接一路脉冲电容，所述脉冲电容与至少一路所述线圈连接。

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