CN108498930A - 呼吸辅助设备比例阀的流量控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种呼吸辅助设备比例阀的流量控制方法，包括：步骤一、定义模糊标定范围，定义Is为启动电流，Id为关断电流，Im为最大电流，引入输入压力P，获得三个电流关系：Is＝Is(p)；Id＝Id(p)；Im＝Im(p)，以及最高流量关系Fm＝Fm(p)，其中F为预输出流量值，步骤二、提取模糊标定特征，划分模糊标定子集，步骤三、选取比例阀工作在上升侧的一段和下降侧的一段，建立回型曲线，步骤四、建立并根据输出流量与控制电流关系，进行比例阀的流量控制。与相关技术相比，本发明的呼吸辅助设备比例阀的流量控制方法可确保流量控制的精度。

Description

呼吸辅助设备比例阀的流量控制方法

技术领域

本发明涉及呼吸辅助设备技术领域，尤其涉及一种呼吸辅助设备比例阀的流量控制方法。

背景技术

目前，无论是电动呼吸机还是气动呼吸机都需要通过电磁比例阀调整受控气体的流量。然而，由于电磁比例阀的非线性以及较差的重复性，传统的PID闭环控制方案很难实现精确地调节。在产品出厂前，供应商需要最电磁比例阀的流量控制精度做精确地校准，且由于比例阀的一致性较差，校准过程不仅需要耗费大量的人力，物力，而且随着产品的老化，精度也不断变差，进而增加了维护成本。

相关技术中的比例阀的流量控制方法，是建立一个阀电流值与阀输出流量的对应关系曲线，并对该关系曲线做分段线性处理，但在实际应用中，经常出现气源的压力的变化与呼吸流速的变化，单纯的阀电流与流量关系难以保证电磁比例阀输出流量的精度。

因此，有必要提供一种新的呼吸辅助设备比例阀的流量控制方法解决上述技术问题。

发明内容

本发明的目的是克服上述技术问题，提供一种呼吸辅助设备比例阀的流量控制方法。

本发明提供的呼吸辅助设备比例阀的流量控制方法，包括：

步骤一、定义模糊标定范围，定义Is为启动电流，Id为关断电流，Im为最大电流，引入输入压力P，获得三个电流关系：Is＝Is(p)；Id＝Id(p)；Im＝Im(p)，以及最高流量关系Fm＝Fm(p)，其中F为预输出流量值，

步骤二、提取模糊标定特征，划分模糊标定子集，划分不同模糊标定了集：I＝{Ia,Ib,Ic,Id,Ie}；F＝{Fa,Fb,Fc,Fd,Fe}，其中，子集I为电流标定范围；子集F为流量标定范围，若I₁(F)中的自变量F∈(Fc*Fm，Fd*Fm)，则在(Fc*Fm，Ic*Im)(Fd*Fm，Ic*Im)建立线性关系曲线I₁(F)，

步骤三、选取比例阀工作在上升侧的一段和下降侧的一段，建立回型曲线，对上升侧和下降侧分别做N等分，并记录N等分电流下的流量F及其一阶导数F’，随着比例阀在不同电流下的工作，不断更新并记录数据，以使在下一次同样的工作条件下，可通过直接查找学习记录标准的数据，获取电流值I₂(F)值，

步骤四、建立并根据输出流量与控制电流关系：

I(F)＝αI₁(F)+βI₂(F)+ΔI₃，

进行比例阀的流量控制，其中，I(F)为F流量下的电流，α为模糊标定算法权值，I₁(F)为模糊标定曲线，β为学习算法权值，I₂(F)为学习算法标定曲线，△I₃为积分修正，其中，α+β＝1，在学习法中，越接近记录点的值β权值越高，响应的α降低，△I₃＝Pi*e，Pi为积分常数，e为流量输入误差量。

优选的，步骤二中：子集I和子集F的元素值范围为：

Ia，Fa∈(5％，10％)；

Ib，Fb∈(10％，25％)；

Ic，Fc∈(25％，55％)；

Id，Fd∈(55％，85％)；

Ie，Fe∈(85％，100％)。

与相关技术相比，本发明的呼吸辅助设备比例阀的流量控制方法通过模糊标定与智能学习，实现电磁比例阀在应用过程中，不断调整控制量权值，修正控制输出，确保比例阀调整流量的精度。

附图说明

图1为本发明的模糊标定曲线图；

图2为本发明的比例阀控制曲线工作回线图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面结合实施例对本发明进行更全面的描述。虽然给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

请参阅图1和图2，本发明提供一种呼吸辅助设备比例阀的流量控制方法，包括：

步骤一、定义模糊标定范围，定义Is为启动电流，Id为关断电流，Im为最大电流，引入输入压力P，获得三个电流关系：Is＝Is(p)；Id＝Id(p)；Im＝Im(p)，以及最高流量关系Fm＝Fm(p)，其中F为预输出流量值，

步骤二、提取模糊标定特征，划分模糊标定子集，划分不同模糊标定了集：I＝{Ia,Ib,Ic,Id,Ie}；F＝{Fa,Fb,Fc,Fd,Fe}，其中，子集I为电流标定范围；子集F为流量标定范围，若I₁(F)中的自变量F∈(Fc*Fm，Fd*Fm)，则在(Fc*Fm，Ic*Im)(Fd*Fm，Ic*Im)建立线性关系曲线I₁(F)，

步骤三、选取比例阀工作在上升侧的一段和下降侧的一段，建立回型曲线，对上升侧和下降侧分别做N等分，并记录N等分电流下的流量F及其一阶导数F’，随着比例阀在不同电流下的工作，不断更新并记录数据，以使在下一次同样的工作条件下，可通过直接查找学习记录标准的数据，获取电流值I₂(F)值，

步骤四、建立并根据输出流量与控制电流关系：

I(F)＝αI₁(F)+βI₂(F)+ΔI₃，

进行比例阀的流量控制，其中，I(F)为F流量下的电流，α为模糊标定算法权值，I₁(F)为模糊标定曲线，β为学习算法权值，I₂(F)为学习算法标定曲线，△I₃为积分修正，其中，α+β＝1，在学习法中，越接近记录点的值β权值越高，响应的α降低，△I₃＝Pi*e，Pi为积分常数，e为流量输入误差量。

优选的，步骤二中：子集I和子集F的元素值范围为：

Ia，Fa∈(5％，10％)；

Ib，Fb∈(10％，25％)；

Ic，Fc∈(25％，55％)；

Id，Fd∈(55％，85％)；

Ie，Fe∈(85％，100％)。

与相关技术相比，本发明的呼吸辅助设备比例阀的流量控制方法通过模糊标定与智能学习，实现电磁比例阀在应用过程中，不断调整控制量权值，修正控制输出，确保比例阀调整流量的精度。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (2)

1.一种呼吸辅助设备比例阀的流量控制方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤一、定义模糊标定范围，定义Is为启动电流，Id为关断电流，Im为最大电流，引入输入压力P，获得三个电流关系：Is＝Is(p)；Id＝Id(p)；Im＝Im(p)，以及最高流量关系Fm＝Fm(p)，其中F为预输出流量值，

步骤二、提取模糊标定特征，划分模糊标定子集，划分不同模糊标定了集：I＝{Ia,Ib,Ic,Id,Ie}；F＝{Fa,Fb,Fc,Fd,Fe}，其中，子集I为电流标定范围；子集F为流量标定范围，若I₁(F)中的自变量F∈(Fc*Fm，Fd*Fm)，则在(Fc*Fm，Ic*Im)(Fd*Fm，Ic*Im)建立线性关系曲线I₁(F)，

步骤三、选取比例阀工作在上升侧的一段和下降侧的一段，建立回型曲线，对上升侧和下降侧分别做N等分，并记录N等分电流下的流量F及其一阶导数F’，随着比例阀在不同电流下的工作，不断更新并记录数据，以使在下一次同样的工作条件下，可通过直接查找学习记录标准的数据，获取电流值I₂(F)值，

步骤四、建立并根据输出流量与控制电流关系：

I(F)＝αI₁(F)+βI₂(F)+ΔI₃，

进行比例阀的流量控制，其中，I(F)为F流量下的电流，α为模糊标定算法权值，I₁(F)为模糊标定曲线，β为学习算法权值，I₂(F)为学习算法标定曲线，△I₃为积分修正，其中，α+β＝1，在学习法中，越接近记录点的值β权值越高，响应的α降低，△I₃＝Pi*e，Pi为积分常数，e为流量输入误差量。

2.根据权利要求1所述的呼吸辅助设备比例阀的流量控制方法，其特征在于，步骤二中：子集I和子集F的元素值范围为：

Ia，Fa∈(5％，10％)；

Ib，Fb∈(10％，25％)；

Ic，Fc∈(25％，55％)；

Id，Fd∈(55％，85％)；

Ie，Fe∈(85％，100％)。