题目：药房自动化设备结构优化设计与动态特性分析

药房自动化设备的应用在我国尚属于起步阶段，它可以改善药房工作环境，将药剂师从繁重的药品采购、供应、调剂工作中解放出来，使他们更加专注于为患者提供优质的药学服务，从而提升医院的服务水平，因此自动化药房在我国具有广阔的发展前景。 在深入调研和分析了当前市场前景以及现有研究状况的情况下，结合当前中国医院实际情况，本文开发研制了适合中国医院的药房自动化设备，包括立式回转药柜和快速出药系统两部分。重点对机械结构优化设计、动态特性分析、控制系统及软件开发等问题进行了深入研究。具体研究内容及主要工作可以概括为以下几个方面： 第一，提出了系统的功能要求及技术指标；对系统功能实现方案进行总体规划。对自动化药房的两个组成部分即立式回转药柜和快速出药系统的主要组成、作用及结构设计分别进行了研究。 第二，确定立式回转药柜的结构优化设计思路，根据遗传算法确定一级链传动最优的传动参数。在二级链传动设计中，首先分阶段讨论储药斗运动不干涉条件，确定基于储药斗运动不干涉条件链传动优化函数。利用MATLAB进行非线性不等式约束的优化求解，寻求储药斗回转半径最小解，并最终确定链条设计参数。利用UG和ADAMS建立运动仿真模型，验证基于储药斗运动不干涉条件的链传动优化设计结果可行。 第三，针对立式回转药柜，利用多自由度系统振动理论，建立链传动振动模型，对传送链条及储药斗进行振动分析，得到其固有频率和固有振型。比较储药斗在不同位置时系统的固有频率和固有振型，通过MATLAB计算得到链条重要参数对系统振动特性的影响规律。最后通过对激振频率的求解，得到引起系统共振的临界转速，从而有效地避开共振。 第四，针对快速出药系统，在分析升降机传动系统动力学特征的基础上，建立升降机传动系统垂直方向上9个自由度的动力学模型。创建该系统的拉格朗日动力学方程，按照升降机运行速度的S曲线反解求得激励矩阵，利用MATLAB对升降机传动系统动态方程进行数值求解，分析比较动态响应的变化规律。求解系统的低阶固有频率，研究低阶固有频率受升降位置、负载的影响。 第五，采用分层式结构，分析控制系统的功能要求及设计原则，构建控制系统总体结构；研究PMAC控制器中PID的调节，获得合理的PID参数；研究对应于分层式控制系统的软件结构，按照“先进先出”发放原理探索上药流程、出药流程的规律，开发管理软件和监控软件，实现药房的自动上药、出药和分拣；分析系统各执行机构的控制需求，着重对执行机构的控制方法进行了研究，开发完成基于PMAC的运动控制、回零控制和运动保护控制，以及基于PLC的出药计数动作控制等下位机程序。 系统已经开发完成，应用于医院门诊药房，运行效果良好。论文最后进行总结分析，并提出下一步工作的研究方向。