CN106693128B - 一种呼吸机比例阀的流量控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种呼吸机比例阀的流量控制方法，所述方法包括：步骤1)获取比例阀的最小流量值a和最大流量值b，及其对应的驱动电压值；将[a,b]区间均匀划分为N个流量段区间，通过线性拟合获取N个区间左端点的电压为前馈电压，以前馈电压为初始电压通过闭环控制算法计算每个区间的左端点流量对应的驱动电压，然后对N个区间的流量和驱动电压进行线性拟合，从而建立呼吸机比例阀的流量和驱动电压的线性关系；步骤2)根据所需输出的比例阀流量值，首先找到其所在流量段区间，然后根据拟合的线性关系计算该流量值对应的驱动电压值；步骤3)调节比例阀的电压到步骤2)得到驱动电压值，则比例阀输出的流量满足要求。

Description

一种呼吸机比例阀的流量控制方法

技术领域

本发明涉及呼吸机领域，特别涉及一种呼吸机比例阀的流量控制方法。

背景技术

呼吸机是通过控制比例阀实现对输出流量的精确控制。而目前呼吸机采用的比例阀的理想流量特性曲线大多是线性的，在控制方法上基本上也都采用线性控制的方法。但在实际应用上，由于比例阀的安装应用环境以及长期使用的重复性和一致性，使得比例阀的流量特性曲线发生改变，特别是小流量段部分表现出非线性特性，这就为小流量控制造成了很大的难题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有呼吸机比例阀控制方法存在的上述缺陷，提出了一种呼吸机比例阀的流量控制方法，为实现比例阀的流量精确控制提供一种有效、通用的方法。

为了实现上述目的，本发明提供了一种呼吸机比例阀的流量控制方法，所述方法包括：

步骤1)获取比例阀的最小流量值a和最大流量值b，及其对应的驱动电压值；将[a,b]区间均匀划分为N个流量段区间，通过线性拟合获取N个区间左端点的电压为前馈电压，以前馈电压为初始电压通过闭环控制算法计算每个区间的左端点流量对应的驱动电压，然后对N个区间的流量和驱动电压进行线性拟合，从而建立呼吸机比例阀的流量和驱动电压的线性关系；

步骤2)根据所需输出的比例阀流量值，首先找到其所在流量段区间，然后根据拟合的线性关系计算该流量值对应的驱动电压值；

步骤3)调节比例阀的电压到步骤2)得到驱动电压值，则比例阀输出的流量满足要求。

上述技术方案中，所述步骤1)具体包括：

步骤101)获取比例阀的最小流量值a和最大流量值b，及其对应的电压值；

步骤102)将最小流量值a与最大流量值b的流量区间[a,b]进行N等分；获得N个流量段区间；

步骤103)通过线性拟合计算N个流量段区间的每个左端点的前馈电压；

步骤104)以前馈电压为初始电压通过闭环控制算法计算每个流量段区间的左端点流量值对应的驱动电压；

步骤105)根据N个流量段区间的左右端点的流量值和驱动电压值拟合成N条线性的直线，每条直线的横坐标为流量值，纵坐标为驱动电压值。

上述技术方案中，所述步骤101)具体包括：

步骤101-1)关闭比例阀；

利用流量传感器测量比例阀的流量值，当流量值小于第一阈值时，判定比例阀已经关闭；

步骤101-2)获取比例阀的最小流量值a及其对应的驱动电压；

逐渐增大比例阀的驱动电压，采集呼气端气体的流量，当流量达到第二阈值时，则认为比例阀已经打开，该点为最小开阀点,最小开阀点对应的流量值为最小流量值，

步骤101-3)获取比例阀的最大流量点b及其对应的驱动电压；

首先输出最大驱动电压使比例阀开度达到最大，利用吸气端的流量传感器采集流量并记录该值，该值为最大流量值。

上述技术方案中，所述步骤104)的具体实现过程为：

输入前馈电压得到的实际流量值为反馈流量，每个流量段区间的左端点为校验流量，利用反馈流量与校验流量的差值大小对比例阀的驱动电压进行闭环的调节，逐渐调整比例阀的开度，直至输出流量等于校验的流量值，此时对应的电压为该点的驱动电压。

上述技术方案中，所述第一阈值为10ml/s。

上述技术方案中，所述第二阈值为20ml/s。

本发明的优点在于：

1、本发明的方法不需要复杂的数学模型，具有实现简单，精度高的特点；

2、本发明的呼吸机比例阀的流量控制方法，对于其它设备上的电压控制或者电压控制的比例阀均适用。

附图说明

图1为本发明的呼吸机比例阀的流量控制方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细的说明。

如图1所示，一种呼吸机比例阀的流量控制方法，所述方法包括：

步骤1)获取比例阀的最小流量值a和最大流量值b，及其对应的驱动电压值；将[a,b]区间均匀划分为N个流量段区间，通过线性拟合获取N个区间左端点的电压为前馈电压，并通过闭环控制算法计算每个区间的左端点流量对应的驱动电压，然后对N个区间的流量和驱动电压进行线性拟合，从而建立呼吸机比例阀的流量和驱动电压的线性关系；具体包括：

步骤101)获取比例阀的最小流量值a和最大流量值b，及其对应的电压值；具体包括：

步骤101-1)关闭比例阀；

利用流量传感器测量比例阀的流量值，当流量值小于第一阈值时，判定比例阀已经关闭；

所述流量传感器为吸气端或呼气端的流量传感器；优选的，所述第一阈值为10ml/s；

步骤101-2)获取比例阀的最小流量值a及其对应的驱动电压；

通过D/A输出，逐渐增大比例阀的驱动电压，然后采集呼气端气体的流量，当流量达到第二阈值时，则认为比例阀已经打开，该点为最小开阀点,最小开阀点对应的流量值为最小流量值，所述第二阈值为20ml/s；

步骤101-3)获取比例阀的最大流量点b及其对应的驱动电压；

首先输出最大驱动电压使比例阀开度达到最大，利用吸气端的流量传感器采集流量并记录该值，该值为最大流量值；

步骤102)将最小流量值a与最大流量值b的流量区间[a,b]进行N等分；获得N个流量段区间；

在本实施例中，N＝40；

步骤103)计算N个流量段区间的每个左端点的前馈电压；

根据已知的最小流量值对应的电压和最大流量值对应的电压值进行线性拟合估算得出；

步骤104)以前馈电压为初始电压通过闭环控制算法计算每个流量段区间的左端点流量值对应的驱动电压；

输入前馈电压得到的实际流量值为反馈流量，每个流量段区间的左端点为校验流量，利用反馈流量与校验流量的差值大小对比例阀的驱动电压进行闭环的调节，逐渐调整比例阀的开度，直至输出流量等于校验的流量值，此时对应的电压为该点的驱动电压；

在闭环控制中，参数的调整是一个难题，系数设置不当可能会导致调节过慢或超调，需要根据具体应用情况进行确定。

步骤105)根据N个流量段区间的左右端点的流量值和驱动电压值拟合成N条线性的直线，每条直线的横坐标为流量值，纵坐标为驱动电压值对应的A/D数字量；

步骤2)根据所需输出的比例阀流量值，首先找到其所在流量段区间，然后根据拟合的线性关系计算该流量值对应的驱动电压值；

步骤3)调节比例阀的电压到步骤2)得到驱动电压值，则比例阀输出的流量满足要求。

Claims (6)

1.一种呼吸机比例阀的流量控制方法，所述方法包括：

步骤1)获取比例阀的最小流量值a和最大流量值b，及其对应的驱动电压值；将[a,b]区间均匀划分为N个流量段区间，通过线性拟合获取N个区间左端点的电压为前馈电压，以前馈电压为初始电压通过闭环控制算法计算每个区间的左端点流量对应的驱动电压，然后对N个区间的流量和驱动电压进行线性拟合，从而建立呼吸机比例阀的流量和驱动电压的对应关系；

步骤2)根据所需输出的比例阀流量值，首先找到其所在流量段区间，然后根据拟合的直线计算该流量值对应的驱动电压值；

步骤3)调节比例阀的电压到步骤2)得到驱动电压值，则比例阀输出的流量满足要求。

2.根据权利要求1所述的呼吸机比例阀的流量控制方法，其特征在于，所述步骤1)具体包括：

步骤101)获取比例阀的最小流量值a和最大流量值b，及其对应的驱动电压值；

步骤102)将最小流量值a与最大流量值b的流量区间[a,b]进行N等分；获得N个流量段区间；

步骤103)通过线性拟合计算N个流量段区间的每个左端点的前馈电压；

步骤104)以前馈电压为初始电压通过闭环控制算法计算每个流量段区间的左端点流量值对应的驱动电压；

步骤105)根据N个流量段区间的左右端点的流量值和驱动电压值拟合成N条直线，每条直线的横坐标为流量值，纵坐标为驱动电压值。

3.根据权利要求2所述的呼吸机比例阀的流量控制方法，其特征在于，所述步骤101)具体包括：

步骤101-1)关闭比例阀；

利用流量传感器测量比例阀的流量值，当流量值小于第一阈值时，判定比例阀已经关闭；

步骤101-2)获取比例阀的最小流量值a及其对应的驱动电压；

逐渐增大比例阀的驱动电压，采集呼气端气体的流量，当流量达到第二阈值时，则认为比例阀已经打开，此时的驱动电压为最小开阀点的驱动电压,最小开阀点对应的流量值为最小流量值，

步骤101-3)获取比例阀的最大流量点b及其对应的驱动电压；

首先输出最大驱动电压使比例阀开度达到最大，利用吸气端的流量传感器采集流量并记录该值，该值为最大流量值。

4.根据权利要求2所述的呼吸机比例阀的流量控制方法，其特征在于，所述步骤104)的具体实现过程为：

输入前馈电压得到的实际流量值为反馈流量，每个流量段区间的左端点为校验流量，利用反馈流量与校验流量的差值大小对比例阀的驱动电压进行闭环的调节，逐渐调整比例阀的开度，直至输出流量等于校验的流量值，此时对应的电压为该左端点的驱动电压。

5.根据权利要求3所述的呼吸机比例阀的流量控制方法，其特征在于，所述第一阈值为10ml/s。

6.根据权利要求3所述的呼吸机比例阀的流量控制方法，其特征在于，所述第二阈值为20ml/s。