CN111513839B - 电外科手术系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

公开了一种电外科手术系统及其控制方法。通过获取当前时刻的功率误差值和功率误差变化率，根据当前时刻的功率误差值、功率误差变化率和预定义的模糊规则获取控制参数变化量，根据所述控制参数变化量调整控制参数以控制电外科手术系统的输出功率。由此，可以自适应地调整控制参数，提高电外科手术系统的输出功率的精度。

Description

电外科手术系统及控制方法

技术领域

本发明涉及医疗设备技术领域，尤其涉及一种电外科手术系统及其控制方法。

背景技术

电外科手术是以高频电流的凝固和烧灼作用施行的手术治疗方法。一般对皮肤的作用是将热传导给组织，或通过电流在组织产生热反应。在皮肤外科手术中常用的电外科方法是电凝和电切割，与普通外科的使用方法相同，而电灼、电干燥和电烙在皮肤科可与其他治疗方法结合使用。

目前，电外科手术系统的功率控制比较常用的方法有区间比较法和PID(Proportion Integral Differential，比例、积分和微分)算法。其中，区间比较法对于输出功率的控制精细度比较低。PID算法需要专家的经验或者大量的测试数据来支撑，在实际使用中会出现超调和震荡，被控对象的时变性和非线性较大的情况下功率控制不稳定。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种电外科手术系统及其控制方法，可以自适应地调整控制参数，提高电外科手术系统的输出功率的精度。

第一方面，本发明实施例提供了一种控制方法，用于控制电外科手术系统的输出功率，所述方法包括：

获取输入信号，所述输入信号包括当前时刻的功率误差值和功率误差变化率；

根据所述当前时刻的功率误差值、所述功率误差变化率和预定义的模糊规则获取控制参数变化量，其中，所述控制参数包括比例系数、积分时间常数、微分时间常数；

根据所述控制参数变化量获取所述电外科手术系统的输出功率；

根据所述电外科手术系统的输出功率生成对应的控制信号，所述控制信号用于控制功率发生器输出对应的功率。

优选地，所述获取输入信号包括：

获取目标功率值；

获取当前时刻的实际功率值；

根据所述当前时刻的实际功率值和所述目标功率值获取所述当前时刻的功率误差值，所述功率误差值为所述当前时刻的实际功率值和所述目标功率值之差；

获取上一时刻的功率误差值；以及

根据所述当前时刻的功率误差值和所述上一时刻的功率误差值获取所述功率误差变化率。

优选地，获取当前时刻的实际功率值包括：

获取当前时刻的输出电压和输出电流；以及

根据所述当前时刻的输出电压和输出电流计算获取所述当前时刻的实际功率值。

优选地，根据所述当前时刻的功率误差值、所述功率误差变化率和预定义的模糊规则获取控制参数变化量包括：

对所述当前时刻的功率误差值进行模糊处理以获取第一隶属度；

对所述功率误差变化率进行模糊处理以获取第二隶属度；

根据所述第一隶属度、所述第二隶属度和所述预定义的模糊规则确定控制参数的隶属度；以及

根据所述控制参数隶属度获取所述控制参数变化量。

优选地，根据所述控制参数变化量获取所述电外科手术系统的输出功率包括：

根据所述控制参数变化量更新控制参数；以及

根据更新后的控制参数获取所述电外科手术系统的输出功率；

其中，根据如下公式更新所述控制参数：

其中，ΔKp、ΔKi和ΔKd分别是比例系数、积分时间常数、微分时间常数的变化量，Kp′、Ki′和Kd′分别是比例系数、积分时间常数、微分时间常数的初始值，Kp、Ki和Kd分别是比例系数、积分时间常数、微分时间常数的更新后的值；

其中，根据如下公式获取控制信号：

其中，Pout为输出功率，e(t)为当前时刻的功率误差。

第二方面，本发明实施例提供了一种电外科手术系统，所述系统包括：

人机操作单元，被配置为获取目标功率值；

电压获取单元，被配置为获取输出电压；

电流获取单元，被配置为获取输出电流；

控制单元，被配置为根据所述取目标功率值、输出电压和输出电流获取输入信号，所述输入信号包括当前时刻的功率误差值和功率误差变化率，根据所述当前时刻的功率误差值、所述功率误差变化率和预定义的模糊规则获取控制参数变化量，根据所述控制参数变化量获取输出功率，根据所述输出功率生成对应的控制信号，其中，所述控制参数包括比例系数、积分时间常数、微分时间常数；

功率发生器，被配置为根据所述控制信号输出对应的功率；以及

电极单元，被配置为接收所述功率发生器输出的功率并输出。

优选地，所述控制单元被配置为对所述当前时刻的功率误差值进行模糊处理以获取第一隶属度，对所述功率误差变化率进行模糊处理以获取第二隶属度，根据所述第一隶属度、所述第二隶属度和所述预定义的模糊规则确定控制参数中间变化量，根据所述控制参数中间变化量获取所述控制参数变化量。

优选地，所述控制单元被配置为根据所述控制参数变化量更新控制参数，根据更新后的控制参数获取所述电外科手术系统的输出功率；

其中，根据如下公式更新所述控制参数：

其中，ΔKp、ΔKi和ΔKd分别是比例系数、积分时间常数、微分时间常数的变化量，Kp′、Ki′和Kd′分别是比例系数、积分时间常数、微分时间常数的初始值，Kp、Ki和Kd分别是比例系数、积分时间常数、微分时间常数的更新后的值；

其中，根据如下公式获取控制信号：

其中，Pout为输出功率，e(t)为当前时刻的功率误差。

优选地，所述控制信号为数字信号；

所述系统还包括：

数模转换单元，被配置为将所述控制信号转换为模拟信号。

优选地，所述系统还包括：

电压处理单元，被配置为对所述电压获取单元获取的输出电压进行处理；以及

电流处理单元，被配置为对所述电流获取单元获取的输出电流进行处理。

本发明实施例的技术方案通过获取当前时刻的功率误差值和功率误差变化率，根据当前时刻的功率误差值、功率误差变化率和预定义的模糊规则获取控制参数变化量，根据所述控制参数变化量调整控制参数以控制电外科手术系统的输出功率。由此，可以自适应地调整控制参数，提高电外科手术系统的输出功率的精度。

附图说明

通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1是本发明实施例的电外科手术系统的结构示意图；

图2是本发明实施例的控制方法的流程图；

图3是本发明实施例的获取输入信号的流程图；

图4是本发明实施例的获取控制参数变化量的流程图；

图5是本发明实施例的比例系数的模糊规则表的示意图；

图6是本发明实施例的积分时间常数的模糊规则表的示意图；

图7是本发明实施例的微分时间常数的模糊规则表的示意图；

图8是本发明实施例的功率曲线示意图；

图9是本发明实施例的电子设备的示意图。

具体实施方式

以下基于实施例对本发明进行描述，但是本发明并不仅仅限于这些实施例。在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。为了避免混淆本发明的实质，公知的方法、过程、流程、元件和电路并没有详细叙述。

此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。

同时，应当理解，在以下的描述中，“电路”是指由至少一个元件或子电路通过电气连接或电磁连接构成的导电回路。当称元件或电路“连接到”另一元件或称元件/电路“连接在”两个节点之间时，它可以是直接耦接或连接到另一元件或者可以存在中间元件，元件之间的连接可以是物理上的、逻辑上的、或者其结合。相反，当称元件“直接耦接到”或“直接连接到”另一元件时，意味着两者不存在中间元件。

除非上下文明确要求，否则在说明书的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

图1是本发明实施例的电外科手术系统的结构示意图。如图1所示，本发明实施例的电外科手术系统包括人机操作单元1、控制单元2、数模转换单元3、功率发生器4、电极单元5、电压获取单元6和电流获取单元7。其中，人机操作单元1被配置为获取目标功率值。电压获取单元6被配置为获取输出电压。电流获取单元7被配置为获取输出电流。控制单元2被配置为根据所述取目标功率值、输出电压和输出电流获取输入信号，所述输入信号包括当前时刻的功率误差值和功率误差变化率，根据所述当前时刻的功率误差值、所述功率误差变化率和预定义的模糊规则获取控制参数变化量，根据所述控制参数变化量获取输出功率，其中，所述控制参数包括比例系数、积分时间常数、微分时间常数。功率发生器4被配置为根据所述输出功率获取控制信号。电极单元5受控于所述控制信号执行相应的动作。

在本实施例中，人机操作单元1用于获取外部数据，工作人员可以根据具体手术需求通过所述人机操作单元1输入目标功率值。具体地，可以根据手术操作输入对应的目标功率值。所述手术操作包括切割、凝固等操作。

在本实施例中，电压获取单元6用于实时获取输出电压。进一步地，所述电压获取单元6用于获取输出电压采样信号，所述输出电压采样信号用于表征电外科手术系统的输出电压。所述电压获取单元6可以采用现有的各种输出电压采样电路实现。

优选地，本发明实施例的电外科手术系统还包括电压处理单元8，与所述电压获取单元6连接，被配置为对电压获取单元6输出的输出电压采样信号进行补偿，以使得补偿后的信号与所述电外科手术系统的输出电压相等。

在本实施例中，电流获取单元7用于实时获取输出电流。进一步地，所述电流获取单元7用于获取输出电流采样信号，所述输出电流采样信号用于表征电外科手术系统的输出电流。所述电流获取单元7可以采用现有的各种输出电流采样电路实现。

优选地，本发明实施例的电外科手术系统还包括电流处理单元9，与所述电流获取单元7连接，被配置为对电流获取单元7输出的输出电流采样信号进行补偿，以使得补偿后的信号与所述电外科手术系统的输出电流相等。

在本实施例中，控制单元2被配置为根据所述取目标功率值、输出电压和输出电流获取电外科手术系统的输出功率，具体地，控制单元2的控制方法的步骤可参照图2，包括如下步骤：

步骤S100、获取输入信号。

在本实施例中，所述输入信号包括当前时刻的功率误差值和功率误差变化率。具体地，控制单元2获取输入信号可参照图3，包括如下步骤：

步骤S110、获取目标功率值。

在本实施例中，控制单元2从人机操作单元1获取目标功率值Pg。

步骤S120、获取当前时刻的实际功率值。

在本实施例中，控制单元2获取电压处理单元8输出的输出电压Vout，并获取电流处理单元9输出的输出电流Iout，根据所述输出电流Iout和输出电压Vout计算获取当前时刻的实际功率值Pr。

进一步地，计算当前时刻的实际功率值Pr的公式如下：

Pr＝Vout*Iout

其中，Vout为输出电压，Iout为输出电流，Pr为实际功率值。

步骤S130、根据所述当前时刻的实际功率值和所述目标功率值获取所述当前时刻的功率误差值e(t)。

在本实施例中，所述功率误差值为所述当前时刻的实际功率值和所述目标功率值之差。

进一步地，计算当前时刻的功率误差值e(t)的公式如下：

e(t)＝Pr-Pg

其中，e(t)为当前时刻的功率误差值，Pg为目标功率值，Pr为当前时刻的实际功率值。

步骤S140、获取上一时刻的功率误差值。

在本实施例中，控制单元2根据上述步骤S130获取上一时刻的功率误差值e(t-1)。

进一步地，所述上一时刻的功率误差值e(t-1)为所述上一时刻的实际功率值和所述目标功率值之差。

步骤S150、根据所述当前时刻的功率误差值和所述上一时刻的功率误差值获取所述功率误差变化率。

进一步地，获取所述功率误差变化率的公式如下：

其中，e(t-1)为上一时刻的功率误差值，e(t)为当前时刻的功率误差值，ec为功率误差变化率。

由此，即可获取当前时刻的功率误差值e(t)和功率误差变化率ec。

步骤S200、根据所述当前时刻的功率误差值、所述功率误差变化率和预定义的模糊规则获取控制参数变化量。

在本实施例中，控制单元2被配置为通过PID算法进行控制。PID控制算法是结合比例、积分和微分三种环节于一体的控制算法，根据输入的偏差值，按照比例、积分、微分的函数关系进行运算，运算结果用以控制输出。

进一步地，所述控制参数包括比例系数、积分时间常数、微分时间常数。

具体地，获取控制参数变化量可参照图4包括如下步骤：

步骤S210、对所述当前时刻的功率误差值进行模糊处理以获取第一隶属度。

在本实施例中，控制单元2被配置为通过模糊自适应PID算法实现控制。控制单元2包括模糊控制器和PID控制器，其中，模糊控制器以误差e和误差变化率ec作为输入，利用模糊规则对PID控制器的参数Kp、Ki、和Kd进行自适应整定，使被控对象保持在良好的动、静态稳定状态。相比传统的PID控制，模糊自适应PID更加的灵活稳定，特别是对于时变性和非线性较大的被控对象，其优点更加突出。

在本实施例中，预先设置第一隶属度函数，根据第一隶属度函数对当前时刻的功率误差值进行模糊处理以获取第一隶属度。

进一步地，为了便于数据处理，本发明实施例将第一隶属度划分为七个等级，分别为：负大(NB)、负中(NM)、负小(NS)、零(ZO)、正小(PS)、正中(PM)和正大(PB)。也即，e(t)对应的模糊子集为e(t)＝{NB，NM，NS，ZO，PS,PM,PB}。

可选地，e(t)＝{-3,-2,-1,0,1,2,3}。

步骤S220、对所述功率误差变化率进行模糊处理以获取第二隶属度。

在本实施例中，预先设置第二隶属度函数，根据第二隶属度函数对所述功率误差变化率进行模糊处理以获取第二隶属度。

进一步地，为了便于数据处理，本发明实施例将第二隶属度均划分为七个等级，分别为：负大(NB)、负中(NM)、负小(NS)、零(ZO)、正小(PS)、正中(PM)和正大(PB)。也即，ec对应的模糊子集为ec＝{NB,NM,NS,ZO,PS,PM,PB}。

可选地，ec＝{-3,-2,-1,0,1,2,3}。

步骤S230、根据所述第一隶属度、所述第二隶属度和所述预定义的模糊规则确定控制参数隶属度。

在本实施例中，根据实际应用场景预先设置模糊规则表，并根据所述模糊规则表、第一隶属度和第二隶属度确定控制参数隶属度。

具体地，图5是本发明实施例的比例系数的模糊规则表的示意图。如图5所示，横向表示功率误差变化率ec对应的第二隶属度由小到大的变化情况，纵向表示当前时刻的功率误差值e(t)对应的第一隶属度由小到大的变化情况，由此，可以根据比例系数的模糊规则表确定比例系数的隶属度Gp。例如，假设，第一隶属度为NS，第二隶属度为PS，则比例系数的隶属度为ZO。

在本实施例中，比例系数Kp的作用是使得输出功率朝着减小偏差的方向变化，Kp越大，过度时间越短，使得稳偏差越小。Kp过小，则会降低调节精度，使响应速度缓慢。从而延长调节时间，使系统稳态、动态特性变坏。

图6是本发明实施例的积分时间常数的模糊规则表的示意图。如图6所示，横向表示功率误差变化率ec对应的第二隶属度由小到大的变化情况，纵向表示当前时刻的功率误差值e(t)对应的第一隶属度由小到大的变化情况，由此，可以根据积分时间常数的模糊规则表确定积分时间常数的隶属度Gi。例如，假设，第一隶属度为NS，第二隶属度为PS，则积分时间常数的隶属度为ZO。

在本实施例中，由于只要存在偏差，积分环节的控制作用就会使得偏差不断积累，由此，可以通过积分时间常数消除偏差。Ki越大，系统的静态误差消除越快，但过Ki过大，在响应过程的初期会产生积分饱和现象，从而引起响应过程的较大超调，若Ki过小，将使系统静态误差难以消除，影响系统的调节精度。

图7是本发明实施例的微分时间常数的模糊规则表的示意图。如图7所示，横向表示功率误差变化率ec对应的第二隶属度由小到大的变化情况，纵向表示当前时刻的功率误差值e(t)对应的第一隶属度由小到大的变化情况，由此，可以根据微分时间常数的模糊规则表确定微分时间常数的隶属度Gd。例如，假设，第一隶属度为NS，第二隶属度为PS，则微分时间常数的隶属度为NS。

在本实施例中，微分环节用于改善系统的动态特性，其作用主要是在响应过程中抑制偏差向任何方向的变化，对偏差变化进行提前预报，但Kd过大，会使响应过程提前制动，从而延长调节时间，而且会降低系统的抗干扰性能。

由上述图5-7可知：

当e(t)较大时，为了加快系统的响应速度，应取较大的Kp。但为了避免由于开始时的偏差e(t)的瞬间变大可能出现的微分饱和而使控制作用超出许可的范围，应取较小的Kd。同时为了防止系统响应出现较大的超调，产生积分饱和，应对积分作用加以限制，通常取Ki＝0。

当偏差e(t)处于中等大小时，为使系统响应具有较小的超调，Kp应取的小些，Ki的取值要适当。在这种情况下Kd的取值对系统影响较大，取值要大小适中，以保证系统的响应速度。

当偏差e(t)较小即接近设定值时，为使系统具有良好的稳定特性，应增加Kp和Ki的取值，同时为避免在系统的设定值附近出现振荡，应增强系统的抗干扰性能。当ec较小时，Kd可取值大些，当ec较大时，Kd应取小些。

步骤S240、根据所述控制参数隶属度获取所述控制参数变化量。

在本实施例中，通过上述步骤S230分别获取比例系数、积分时间常数和微分时间常数的隶属度Gp、Gi、Gd，并对分别所述Gp、Gi、Gd进行解模糊处理以获取比例系数、积分时间常数和微分时间常数的变化量ΔKp、ΔKi和ΔKd。

具体地，解模糊处理方法可以采用现有的各种解模糊方法，在一个可选的实现方式中，可以采用以下方法进行解模糊：

步骤S241、计算其它数据变量。

eLeftIndex＝(int)e；

eRightIndex＝eLeftIndex；

eLeftIndex＝(int)((etemp-0.5)+3)；

eRightIndex＝(int)((etemp+0.5)+3)；

eLefttemp＝etemp＝＝0.0？0.0:((etemp+0.5)-e)；(如果etemp是0，eLefttemp就等于0，如果etemp不等于0，eLefttemp＝(etemp+0.5)-e；)

eRighttemp＝etemp＝＝0.0？0.0:(e-(etemp-0.5))；

ecLeftIndex＝(int)((ectemp-0.5)+3)；

ecRightIndex＝(int)((ectemp+0.5)+3)；

ecLefttemp＝ectemp＝＝0.0？0.0:((ectemp+0.5)-ec)；

ecRighttemp＝ectemp＝＝0.0？0.0:(ec-(ectemp-0.5))；

步骤S242、根据其它数据变量获取控制参数变化量。

具体地，计算比例系数变化量的公式为：ΔKp＝

(eLefttemp*ecLefttemp*fuzzyRuleKp[ecLeftIndex][eLeftIndex]+

eLefttemp*ecRighttemp*fuzzyRuleKp[ecRightIndex][eLeftIndex]+

eRighttemp*ecLefttemp*fuzzyRuleKp[ecLeftIndex][eRightIndex]+

eRighttemp*ecRighttemp*fuzzyRuleKp[ecRightIndex][eRightIndex])

计算积分时间常数变化量的公式为：ΔKi＝

(eLefttemp*ecLefttemp*fuzzyRuleKi[ecLeftIndex][eLeftIndex]+

eLefttemp*ecRighttemp*fuzzyRuleKi[ecRightIndex][eLeftIndex]+

eRighttemp*ecLefttemp*fuzzyRuleKi[ecLeftIndex][eRightIndex]+

eRighttemp*ecRighttemp*fuzzyRuleKi[ecRightIndex][eRightIndex])

计算微分时间常数变化量的公式为：ΔKd＝

(eLefttemp*ecLefttemp*fuzzyRuleKd[ecLeftIndex][eLeftIndex]+

eLefttemp*ecRighttemp*fuzzyRuleKd[ecRightIndex][eLeftIndex]+

eRighttemp*ecLefttemp*fuzzyRuleKd[ecLeftIndex][eRightIndex]+

eRighttemp*ecRighttemp*fuzzyRuleKd[ecRightIndex][eRightIndex])

步骤S300、根据所述控制参数变化量获取所述电外科手术系统的输出功率。

在本实施例中，根据上述步骤计算获取控制参数变化量ΔKp、ΔKi和ΔKd，进而根据所述控制参数变化量获取所述电外科手术系统的输出功率。具体包括如下步骤：

步骤S310、根据所述控制参数变化量更新控制参数

其中，根据如下公式更新所述控制参数：

其中，ΔKp、ΔKi和ΔKd分别是比例系数、积分时间常数、微分时间常数的变化量，Kp′、Ki′和Kd′分别是比例系数、积分时间常数、微分时间常数的初始值，Kp、Ki和Kd分别是比例系数、积分时间常数、微分时间常数的更新后的值。

在本实施例中，比例系数、积分时间常数、微分时间常数的初始值可以预先设置。

步骤S320、根据更新后的控制参数获取所述电外科手术系统的输出功率。

其中，根据如下公式获取输出功率：

其中，Pout为输出功率，e(t)为当前时刻的功率误差值。

由此，即可获取电外科手术系统的输出功率Vout，进而根据输出功率Vout生成控制信号Dg控制电外科手术系统工作。

在本实施例中，控制信号Dg为数字信号，数模转换单元3被配置为根据控制信号Dg生成对应的模拟信号Vg。数模转换单元3可以通过现有的各种模数转换器实现。

在本实施例中，功率发生器4连接在所述模数转换单元3的输出端，被配置为根据模拟信号Vg生成对应的功率信号。

在本实施例中，电极单元5被配置为接收所述功率信号并执行对应的操作，例如切割、凝固等操作。

图8是本发明实施例的功率曲线示意图。如图8所示，虚线为现有技术中普通PID算法的功率曲线，实线为本发明实施例的模糊规则PID算法的功率曲线。图中纵坐标为输出功率，横坐标为负载电阻，本发明实施例采用目标功率值为40W为例进行说明，如图所示，本发明实施例的模糊规则PID算法的输出功率值更接近于目标功率值。

本发明实施例的技术方案通过获取当前时刻的功率误差值和功率误差变化率，根据当前时刻的功率误差值、功率误差变化率和预定义的模糊规则获取控制参数变化量，根据所述控制参数变化量调整控制参数以控制电外科手术系统的输出功率。由此，可以自适应地调整控制参数，提高电外科手术系统的输出功率的精度。

图9是本发明实施例的电子设备的示意图。图9所示的电子设备为通用数据处理装置，其包括通用的计算机硬件结构，其至少包括处理器91和存储器92。处理器91和存储器92通过总线93连接。存储器92适于存储处理器91可执行的指令或程序。处理器91可以是独立的微处理器，也可以是一个或者多个微处理器集合。由此，处理器91通过执行存储器92所存储的指令，从而执行如上所述的本发明实施例的方法流程实现对于数据的处理和对于其它装置的控制。总线93将上述多个组件连接在一起，同时将上述组件连接到显示控制器94和显示装置以及输入/输出(I/O)装置95。输入/输出(I/O)装置95可以是鼠标、键盘、调制解调器、网络接口、触控输入装置、体感输入装置、打印机以及本领域公知的其他装置。典型地，输入/输出装置95通过输入/输出(I/O)控制器96与系统相连。

本领域的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、装置(设备)或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可读存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品。

本发明是参照根据本申请实施例的方法、装置(设备)和计算机程序产品的流程图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图中的每一流程。

这些计算机程序指令可以存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现流程图一个流程或多个流程中指定的功能。

也可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程中指定的功能的装置。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员而言，本发明可以有各种改动和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种控制方法，用于控制电外科手术系统的输出功率，其特征在于，所述方法包括：

获取输入信号，所述输入信号包括当前时刻的功率误差值和功率误差变化率；

根据所述当前时刻的功率误差值、所述功率误差变化率和预定义的模糊规则获取控制参数变化量，其中，所述控制参数包括比例系数、积分时间常数、微分时间常数；

根据所述控制参数变化量获取所述电外科手术系统的输出功率；

根据所述电外科手术系统的输出功率生成对应的控制信号，所述控制信号用于控制功率发生器输出对应的功率；

根据所述当前时刻的功率误差值、所述功率误差变化率和预定义的模糊规则获取控制参数变化量包括：

对所述当前时刻的功率误差值进行模糊处理以获取第一隶属度；

对所述功率误差变化率进行模糊处理以获取第二隶属度；

根据所述第一隶属度、所述第二隶属度和所述预定义的模糊规则确定控制参数的隶属度；以及

根据所述控制参数隶属度获取所述控制参数变化量；

根据所述控制参数变化量获取所述电外科手术系统的输出功率包括：

根据所述控制参数变化量更新控制参数；以及

根据更新后的控制参数获取所述电外科手术系统的输出功率；

其中，根据如下公式更新所述控制参数：

其中，ΔKp、ΔKi和ΔKd分别是比例系数、积分时间常数、微分时间常数的变化量，Kp′、Ki′和Kd′分别是比例系数、积分时间常数、微分时间常数的初始值，Kp、Ki和Kd分别是比例系数、积分时间常数、微分时间常数的更新后的值；

其中，根据如下公式获取控制信号：

其中，Pout为输出功率，e(t)为当前时刻的功率误差。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取输入信号包括：

获取目标功率值；

获取当前时刻的实际功率值；

根据所述当前时刻的实际功率值和所述目标功率值获取所述当前时刻的功率误差值，所述功率误差值为所述当前时刻的实际功率值和所述目标功率值之差；

获取上一时刻的功率误差值；以及

根据所述当前时刻的功率误差值和所述上一时刻的功率误差值获取所述功率误差变化率。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，获取当前时刻的实际功率值包括：

获取当前时刻的输出电压和输出电流；以及

根据所述当前时刻的输出电压和输出电流计算获取所述当前时刻的实际功率值。

4.一种电外科手术系统，其特征在于，所述系统包括：

人机操作单元，被配置为获取目标功率值；

电压获取单元，被配置为获取输出电压；

电流获取单元，被配置为获取输出电流；

控制单元，被配置为根据所述取目标功率值、输出电压和输出电流获取输入信号，所述输入信号包括当前时刻的功率误差值和功率误差变化率，根据所述当前时刻的功率误差值、所述功率误差变化率和预定义的模糊规则获取控制参数变化量，根据所述控制参数变化量获取输出功率，根据所述输出功率生成对应的控制信号，其中，所述控制参数包括比例系数、积分时间常数、微分时间常数；

功率发生器，被配置为根据所述控制信号输出对应的功率；以及

电极单元，被配置为接收所述功率发生器输出的功率并输出；

所述控制单元被配置为对所述当前时刻的功率误差值进行模糊处理以获取第一隶属度，对所述功率误差变化率进行模糊处理以获取第二隶属度，根据所述第一隶属度、所述第二隶属度和所述预定义的模糊规则确定控制参数中间变化量，根据所述控制参数中间变化量获取所述控制参数变化量；

所述控制单元被配置为根据所述控制参数变化量更新控制参数，根据更新后的控制参数获取所述电外科手术系统的输出功率；

其中，根据如下公式更新所述控制参数：

其中，ΔKp、ΔKi和ΔKd分别是比例系数、积分时间常数、微分时间常数的变化量，Kp′、Ki′和Kd′分别是比例系数、积分时间常数、微分时间常数的初始值，Kp、Ki和Kd分别是比例系数、积分时间常数、微分时间常数的更新后的值；

其中，根据如下公式获取控制信号：

其中，Pout为输出功率，e(t)为当前时刻的功率误差。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述控制信号为数字信号；

所述系统还包括：

数模转换单元，被配置为将所述控制信号转换为模拟信号。

6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

电压处理单元，被配置为对所述电压获取单元获取的输出电压进行处理；以及

电流处理单元，被配置为对所述电流获取单元获取的输出电流进行处理。

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