CN106924851A - 基于模糊自适应pid控制的麻醉机容量控制方法 - Google Patents

基于模糊自适应pid控制的麻醉机容量控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了基于模糊自适应PID控制的麻醉机容量控制方法，所述方法包括：根据设置的流量值，获取对应的初始电压值，将该电压值作为当前电压值输入流量传感器，获取实时的流量值和其与设置的流量值的差值，将这两个值输入模糊自适应PID控制器，通过调节所述PID控制器的比例和积分控制系数、微分控制系数，计算和输出电压值，并用该电压值更新当前电压值输入流量传感器，重复上述过程，直至流量传感器输出的流量值达到要求。通过本发明的方法，在不同设置值、不同病人的情况下，麻醉机都能输出稳定而准确的潮气量。

Description

基于模糊自适应PID控制的麻醉机容量控制方法
技术领域
本发明涉及麻醉机领域，具体涉及基于模糊自适应PID控制的麻醉机容量控制方法。
背景技术
麻醉机的传统PID控制方法的理论基础为基于固定数学模型的经典控制理论，但是由于人体的生理变化等诸多因素是时变非线性的，麻醉机的数学模型实际为时变非线性模型，传统的PID控制方法会导致实际应用时出现控制无效的情况；因此在实际应用中，可将PID控制器简化成基本线性和动态特性不随时间变化的系统，这样可以克服PID控制方法存在的控制无效的缺陷，但是控制的效果并不是很理想。
发明内容
本发明的目的在于克服目前麻醉机上PID控制器存在的上述缺陷；提出了基于模糊自适应PID控制的麻醉机容量控制方法，考虑到传统的PID控制能消除稳态误差，加快动态响应，该方法将模糊控制和传统PID控制器结合起来，扬长避短，既具有模糊控制灵活而适应性强的优点，又具有PID控制精度高的特点。
为了实现上述目的，本发明提供了基于模糊自适应PID控制的麻醉机容量控制方法，所述方法包括：
根据设置的流量值，获取对应的初始电压值，将该电压值作为当前电压值输入流量传感器，获取实时的流量值和其与设置的流量值的差值，将这两个值输入模糊自适应PID控制器，通过调节所述PID控制器的比例和积分控制系数、微分控制系数，计算和输出电压值，并用该值更新当前电压值输入流量传感器，重复上述过程，直至流量传感器输出的流量值达到要求。
上述技术方案中，所述方法具体包括：
步骤1)根据设置的流量值L0，通过查表获取对应的电压值E0；将当前电压值设为E0；
步骤2)将当前电压值输入吸气阀，利用流量信号检测获取实时流量值L；
步骤3)计算实时流量值L和设置流量值L0的差值ΔL；
步骤4)判断差值ΔL是否小于第一阈值，如果判断结果是肯定的，转入步骤6)；否则，转入步骤5)；
步骤5)将实时流量值L和步骤3)得到的差值ΔL输入模糊自适应PID控制器，计算和输出新的电压值；将该电压值更新当前电压值，转入步骤2)；
步骤6)记录当前电压值。
上述技术方案中，所述步骤5)具体包括：
步骤5-1)判断ΔL是否大于第二阈值，如果判断结果是肯定的，调整所述PID控制器的比例和积分控制系数；转入步骤5-2)；
步骤5-2)计算ΔL的变化率
步骤5-3)判断是否大于第三阈值，如果判断结果是肯定的，调整所述PID控制器的微分控制系数；转入步骤5-4)；
步骤5-4)根据实时流量值L和差值ΔL，利用PID控制器计算和输出电压值，更新当前电压值，转入步骤2)。
本发明的优势在于：通过本发明的方法，在不同设置值、不同病人的情况下，麻醉机都能输出稳定而准确的潮气量。
附图说明
图1为本发明的基于模糊自适应PID控制的麻醉机容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，基于模糊自适应PID控制的麻醉机容量控制方法，所述方法包括：
步骤1)根据设置的流量值L0，通过查表获取对应的电压值E0；将当前电压值设为E0；
步骤2)将当前电压值输入吸气阀，利用流量信号检测获取实时流量值L；
步骤3)计算实时流量值L和设置流量值L0的差值ΔL；
步骤4)判断差值ΔL是否小于第一阈值，如果判断结果是肯定的，转入步骤6)；否则，转入步骤5)；
步骤5)将实时流量值L和步骤3)得到的差值ΔL输入模糊自适应PID控制器，计算和输出新的电压值；将该电压值更新当前电压值，转入步骤2)；具体包括：
步骤5-1)判断ΔL是否大于第二阈值，如果判断结果是肯定的，调整所述PID控制器的比例和积分控制系数；转入步骤5-2)；
步骤5-2)计算ΔL的变化率
步骤5-3)判断是否大于第三阈值，如果判断结果是肯定的，调整所述PID控制器的微分控制系数；转入步骤5-4)；
步骤5-4)根据实时流量值L和差值ΔL，利用PID控制器计算和输出电压值，更新当前电压值，转入步骤2)；
通过各参数的自动调整，提高PID控制器的稳定性，以及良好的动态响应性能。
步骤6)记录当前电压值。

Claims (3)

1.基于模糊自适应PID控制的麻醉机容量控制方法，所述方法包括：根据设置的流量值，获取对应的初始电压值，将该电压值作为当前电压值输入流量传感器，获取实时的流量值和其与设置的流量值的差值，将这两个值输入模糊自适应PID控制器，通过调节所述PID控制器的比例和积分控制系数、微分控制系数，计算和输出电压值，并用该值更新当前电压值输入流量传感器，重复上述过程，直至流量传感器输出的流量值达到要求。
2.根据权利要求1所述的基于模糊自适应PID控制的麻醉机容量控制方法，其特征在于，所述方法具体包括：
步骤1)根据设置的流量值L0，通过查表获取对应的电压值E0；将当前电压值设为E0；
步骤2)将当前电压值输入吸气阀，利用流量信号检测获取实时流量值L；
步骤3)计算实时流量值L和设置流量值L0的差值ΔL；
步骤4)判断差值ΔL是否小于第一阈值，如果判断结果是肯定的，转入步骤6)；否则，转入步骤5)；
步骤5)将实时流量值L和步骤3)得到的差值ΔL输入模糊自适应PID控制器，计算和输出新的电压值；将该电压值更新当前电压值，转入步骤2)；
步骤6)记录当前电压值。
3.根据权利要求2所述的基于模糊自适应PID控制的麻醉机容量控制方法，其特征在于，所述步骤5)具体包括：
步骤5-1)判断ΔL是否大于第二阈值，如果判断结果是肯定的，调整所述PID控制器的比例和积分控制系数；转入步骤5-2)；
步骤5-2)计算ΔL的变化率
步骤5-3)判断是否大于第三阈值，如果判断结果是肯定的，调整所述PID控制器的微分控制系数；转入步骤5-4)；
步骤5-4)根据实时流量值L和差值ΔL，利用PID控制器计算和输出电压值，更新当前电压值，转入步骤2)。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109945953A (zh) * 2017-12-20 2019-06-28 北京谊安医疗系统股份有限公司 一种等流量pid控制的流量传感器校验方法
CN111752156A (zh) * 2020-07-14 2020-10-09 北京航空航天大学 一种经鼻高流量湿化氧疗专家治疗方法及治疗系统
CN112870480A (zh) * 2021-01-22 2021-06-01 燕山大学 模糊控制远程控制麻醉药物输液泵系统
WO2021147226A1 (zh) * 2020-01-20 2021-07-29 深圳市科曼医疗设备有限公司 呼气阀的控制方法、装置、计算机设备和存储介质

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113156810A (zh) * 2021-04-29 2021-07-23 大连派思燃气设备有限公司 基于模糊pid控制的天然气调压系统

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101073913A (zh) * 2006-05-15 2007-11-21 宋英华 自适应温度实时控制注塑机控制器、控制方法、及其控温电路
CN102346493A (zh) * 2010-08-03 2012-02-08 北京航天长峰股份有限公司 麻醉机、呼吸机比例阀流量推抚控制方法
CN102397607A (zh) * 2010-09-07 2012-04-04 北京航天长峰股份有限公司 通过流量和压力共同控制的麻醉机、呼吸机压力调节方法
US20120090611A1 (en) * 2010-10-13 2012-04-19 Nellcor Puritan Bennett Llc Systems And Methods For Controlling An Amount Of Oxygen In Blood Of A Ventilator Patient
CN202263271U (zh) * 2011-09-30 2012-06-06 南京普澳医疗设备有限公司 一种呼吸压力模糊控制式呼吸机
CN103028170A (zh) * 2011-09-30 2013-04-10 南京普澳医疗设备有限公司 一种呼吸压力模糊控制式呼吸机及呼吸压力模糊控制方法
CN103071221A (zh) * 2011-10-25 2013-05-01 北京航天长峰股份有限公司 一种麻醉机、呼吸机顺应性补偿容量保障方法
CN103366625A (zh) * 2013-07-25 2013-10-23 中山大学 一种模拟人肺自主呼吸运动装置及控制方法
CN103893865A (zh) * 2012-12-26 2014-07-02 北京谊安医疗系统股份有限公司 一种呼吸机涡轮容量控制通气的方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5271389A (en) * 1992-02-12 1993-12-21 Puritan-Bennett Corporation Ventilator control system that generates, measures, compares, and corrects flow rates
US6131571A (en) * 1997-04-30 2000-10-17 University Of Florida Ventilation apparatus and anesthesia delivery system
CN102397608B (zh) * 2010-09-07 2014-06-11 北京航天长峰股份有限公司 吸气阀和呼气阀协同控制的麻醉机、呼吸机压力控制方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101073913A (zh) * 2006-05-15 2007-11-21 宋英华 自适应温度实时控制注塑机控制器、控制方法、及其控温电路
CN102346493A (zh) * 2010-08-03 2012-02-08 北京航天长峰股份有限公司 麻醉机、呼吸机比例阀流量推抚控制方法
CN102397607A (zh) * 2010-09-07 2012-04-04 北京航天长峰股份有限公司 通过流量和压力共同控制的麻醉机、呼吸机压力调节方法
US20120090611A1 (en) * 2010-10-13 2012-04-19 Nellcor Puritan Bennett Llc Systems And Methods For Controlling An Amount Of Oxygen In Blood Of A Ventilator Patient
CN202263271U (zh) * 2011-09-30 2012-06-06 南京普澳医疗设备有限公司 一种呼吸压力模糊控制式呼吸机
CN103028170A (zh) * 2011-09-30 2013-04-10 南京普澳医疗设备有限公司 一种呼吸压力模糊控制式呼吸机及呼吸压力模糊控制方法
CN103071221A (zh) * 2011-10-25 2013-05-01 北京航天长峰股份有限公司 一种麻醉机、呼吸机顺应性补偿容量保障方法
CN103893865A (zh) * 2012-12-26 2014-07-02 北京谊安医疗系统股份有限公司 一种呼吸机涡轮容量控制通气的方法
CN103366625A (zh) * 2013-07-25 2013-10-23 中山大学 一种模拟人肺自主呼吸运动装置及控制方法

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109945953A (zh) * 2017-12-20 2019-06-28 北京谊安医疗系统股份有限公司 一种等流量pid控制的流量传感器校验方法
WO2021147226A1 (zh) * 2020-01-20 2021-07-29 深圳市科曼医疗设备有限公司 呼气阀的控制方法、装置、计算机设备和存储介质
CN111752156A (zh) * 2020-07-14 2020-10-09 北京航空航天大学 一种经鼻高流量湿化氧疗专家治疗方法及治疗系统
CN112870480A (zh) * 2021-01-22 2021-06-01 燕山大学 模糊控制远程控制麻醉药物输液泵系统
CN112870480B (zh) * 2021-01-22 2021-12-14 燕山大学 模糊控制远程控制麻醉药物输液泵系统

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