CN109771759A - 一种麻醉呼吸机压力调节算法 - Google Patents

Abstract

一种麻醉呼吸机压力调节算法，首先选取一部分R值、C值作为定位点；在每个R、C值定位点上分别进行PID控制参数调节；根据每个R、C值和与其对应的PID参数的对应关系，按照模糊数学原理建立隶属函数，并为隶属函数的每个论域分档；根据分档情况制定模糊规则和决策方法，根据制定的模糊规则和决策方法编写出相应模糊控制算法；根据该模糊控制算法，对R、C取值范围内未被设为定位点的R、C值所对应的PID参数，进行自动计算；利用计算所得的PID参数对整个压力控制系统进行压力反馈控制。

Description

一种麻醉呼吸机压力调节算法

技术领域

本发明提供了一种用于实现麻醉机和呼吸机的高性能、高精度压力控制通气方式，属于医疗设备制造技术领域。

背景技术

在麻醉机和呼吸机控制中需要对某些特殊病人进行压力控制通气。传统方式采用压力PID控制直接对患者进行压力控制，此种方法优点是，算法实现简单，在使用高性能处理器情况下所实现的PID压力控制可用于绝大多数特殊病变患者。缺点是，对于不同病变的患者其自身的R、C值不同，利用传统的压力控制方式单纯根据监测到的压力对整个系统进行控制无法很好地适应各种R、C下的压力变化，容易出现通气不足或超调现象，对病人产生严重危害，而且要实现高性能的控制，适用更多的R、C值患者，需要采用高性能的处理器进行实时控制处理，硬件成本高。

发明内容

本发明的目的在于为了能在麻醉机和呼吸机中有效地对不同R、C情况下的患者进行合理的压力通气，提出了一种麻醉呼吸机压力调节算法，适用于不同R值C值的麻醉机、呼吸机压力控制调节，并降低成本。

本发明的技术方案如下：

一种麻醉呼吸机压力调节算法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1：在R＝1～100cmH2O/L/s，C＝1～100mL/cmH2O的取值范围内，选取一部分R值、C值作为定位点；所述R值、C值定位点，是根据统计算法，选取统计图中出现概率最多的R、C值作为定位点；

步骤:2：在每个R、C值定位点上分别进行PID控制参数调节，并记录每个R、C值与调节获得的P参数、I参数、D参数的对应关系；所述的PID控制参数调节，是对于每个R、C值，进行压力控制PID算法中的P、I、D参数进行调节，直到输出压力无超调为止，记录下此时的P、I、D参数和对应的R、C值；

步骤3：根据每个R、C值和与其对应的P参数、I参数、D参数的对应关系，按照模糊数学原理建立隶属函数，并为隶属函数的每个论域分档；根据分档情况制定模糊规则和决策方法，根据制定的模糊规则和决策方法，及隶属函数和论域分档，编写出相应模糊控制算法；

步骤4：根据该模糊控制算法，对R、C取值范围内未被设为定位点的R、C值所对应的P参数、I参数、D参数，进行自动计算，计算时刻为每次呼气状态到吸气状态切换时刻；对压力控制系统进行压力反馈控制的反馈控制周期为1～10ms内任意一种固定值；利用计算所得的PID参数对整个压力控制系统进行压力反馈控制。

本发明对不同R、C情况下的压力控制参数分别进行调节，通过模糊控制算法将不同的R、C值对应的PID参数平滑连接起来，以实现在各种R、C值情况下能有效的降低超调现象和通气不足现象，有效解决了不同R、C情况下的患者进行合理的压力通气问题，可用于低硬件成本的麻醉机和呼吸机实现高性能的压力通气控制。

具体实施方式

本发明具体实现方式如下：

(1)在R＝1～100cmH2O/L/s，C＝1～100mL/cmH2O的取值范围内，通过统计算法，对不同病人的R、C分布进行统计，根据统计结果确定R、C定位点。举例说明：通过获取正常的成人、正常的儿童、正常的新生儿、病变的成人、病变的儿童、病变的新生儿等多种不同病征下患者的R、C值，对这些R、C值进行分布统计，计算出统计图谱，按照统计图谱，将统计图中出现概率最多的R、C值作为定位点。

(2)在每个R、C定位点上分别调节各自的PID控制参数。比如：在R＝5，C＝50情况下，对压力控制PID算法中的P、I、D参数进行调节，直到输出压力无超调为止，记录下此时的P、I、D参数和R、C值，按此方法对其他R、C值点作相同工作。

(3)对各自的PID控制参数进行分析，选取P参数、I参数、D参数与R、C值的对应关系。比如：根据上述步骤2中调整出来的各个R、C值情况下的PID参数的特性，对PID三参数，进行分类处理，查出关联关系。

(4)对三个控制参数和R、C定位点之间的关系按照模糊数学原理建立隶属函数。

(5)根据模糊数学中的隶属函数为每个论域分档。

(6)根据分档情况制定模糊规则和决策方法。

(7)根据规则、决策、隶属函数和论域分档编写出相应模糊控制算法，对R、C取值范围内中未被定位的R、C值所对应的P参数、I参数、D参数，进行自动计算，PID控制参数利用模糊数学计算时刻为每次呼气状态到吸气状态切换时刻。

(8)利用此PID参数对整个压力控制系统进行压力反馈控制控制。反馈控制周期为1～10ms内任意一种固定值，在此时间范围内控制效果最佳。

Claims (1)

1.一种麻醉呼吸机压力调节算法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1：在R＝1～100cmH2O/L/s，C＝1～100mL/cmH2O的取值范围内，选取一部分R值、C值作为定位点；所述R值、C值定位点，是根据统计算法，选取统计图中出现概率最多的R、C值作为定位点；

步骤:2：在每个R、C值定位点上分别进行PID控制参数调节，并记录每个R、C值与调节获得的P参数、I参数、D参数的对应关系；所述的PID控制参数调节，是对于每个R、C值，进行压力控制PID算法中的P、I、D参数进行调节，直到输出压力无超调为止，记录下此时的P、I、D参数和对应的R、C值；

步骤3：根据每个R、C值和与其对应的P参数、I参数、D参数的对应关系，按照模糊数学原理建立隶属函数，并为隶属函数的每个论域分档；根据分档情况制定模糊规则和决策方法，根据制定的模糊规则和决策方法，及隶属函数和论域分档，编写出相应模糊控制算法；

步骤4：根据该模糊控制算法，对R、C取值范围内未被设为定位点的R、C值所对应的P参数、I参数、D参数，进行自动计算，计算时刻为每次呼气状态到吸气状态切换时刻；对压力控制系统进行压力反馈控制的反馈控制周期为1～10ms内任意一种固定值；利用计算所得的PID参数对整个压力控制系统进行压力反馈控制。