CN117489620A - 涡轮风机控制方法、涡轮控制系统和呼吸机 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种涡轮风机控制方法、涡轮控制系统和呼吸机。该方法包括：获取涡轮风机的目标供气参数和当前供气参数；根据所述目标供气参数和当前供气参数，利用第一闭环控制算法修正涡轮风机的当前实际运行参数，获得涡轮风机的目标运行参数，以使所述当前供气参数与目标供气参数的偏差值在第一范围内；控制涡轮风机按照所述目标运行参数工作；获取涡轮风机当前实际运行参数；根据所述目标运行参数和当前实际运行参数，利用第二闭环控制算法修正涡轮风机的当前实际运行参数，以使涡轮风机的当前实际运行参数与目标运行参数的误差值在第二范围内。该方法通过双闭环反馈修正涡轮风机实际运行参数，提高了涡轮风机的可控性和精确性。

Description

涡轮风机控制方法、涡轮控制系统和呼吸机
技术领域
本发明涉及风机控制技术领域，具体涉及一种涡轮风机控制方法、涡轮控制系统和呼吸机。
背景技术
在现代临床医学中，呼吸机是指预期用于治疗呼吸衰竭、呼吸功能不全、睡眠呼吸暂停综合症(SAS)及相关疾病的医疗设备，能够起到预防和治疗呼吸衰竭，减少并发症，挽救及延长患者生命的作用。常见的呼吸机供气系统的实现方式有两类，一类是通过高压气体降压到患者可以接受的压力和流量进行通气，另一类是通过将环境压力下的气体直接升压到患者可以接受的压力和流量进行通气。
涡轮风机作为常见驱动部件，被普遍运用于呼吸机中，其通过对涡轮风机控制将电能转化为动能，为患者提供具有一定压力及流速的湿化气体。常见涡轮风机的控制方法，例如PID控制，模糊控制等，但在呼吸机的过程中发现了较多问题，例如：呼吸机呼出的气体压力和/或流量可控性差，不能达到预期的供气气压和流量要求，导致不能为患者提供高效、精准地治疗效果。
发明内容
本申请实施例的的目的是提供一种涡轮风机控制方法、涡轮控制系统和呼吸机，能够解决呼吸机的过程中，呼出的气体压力和/或流量可控性差，不能达到预期的供气气压和流量要求的技术问题。
第一方面，本申请实施例提供了一种涡轮风机控制方法，该方法包括：
获取涡轮风机的目标供气参数和当前供气参数；所述供气参数包括涡轮风机出气端的气体流量和/或气体压力；
根据所述目标供气参数和所述当前供气参数，利用第一闭环控制算法修正涡轮风机的当前实际运行参数，获得涡轮风机的目标运行参数，以使所述当前供气参数与所述目标供气参数的偏差值在第一范围内；
控制涡轮风机按照所述目标运行参数工作；
获取涡轮风机当前实际运行参数；
根据所述目标运行参数和所述当前实际运行参数，利用第二闭环控制算法修正涡轮风机的当前实际运行参数，以使涡轮风机的当前实际运行参数与所述目标运行参数的误差值在第二范围内。
第二方面，本申请实施例提供了一种涡轮控制系统，包括：涡轮风机、第一采集模块、第二采集模块、信号处理模块、控制模块和涡轮驱动模块；
所述第一采集模块用于采集所述涡轮风机的供气参数，并转化为电信号所表征的供气信号；
所述第二采集模块用于采集所述涡轮风机的状态参数，并转化为电信号所表征的状态信号；
所述信号处理模块用于接收所述供气信号和所述状态信号，进行信号处理后输出；
所述控制模块用于接收经过信号处理后的所述供气信号和所述状态信号，以实现如上述任一实施例所述涡轮控制方法，输出表征所述涡轮风机目标运行参数的驱动信号；
所述涡轮驱动模块用于响应于所述驱动信号驱动所述涡轮风机按照所述目标运行参数工作。
第三方面，本申请实施例提供一种呼吸机，包括上述任一任一实施例所述的涡轮控制系统。
本申请实施例提供的一种涡轮风机控制方法、涡轮控制系统和呼吸机，首先，通过根据涡轮风机的目标供气参数和当前供气参数，利用第一闭环控制算法修正涡轮风机的当前实际运行参数，获得涡轮风机的目标运行参数，以使当前供气参数与目标供气参数的偏差值在第一范围内；然后，控制涡轮风机按照目标运行参数工作，最后，再次利用第二闭环控制算法修正涡轮风机的当前实际运行参数，以使涡轮风机的当前实际运行参数与目标运行参数的误差值在第二范围内。本申请的控制方法通过双闭环反馈控制涡轮风机，通过两次修正涡轮风机实际运行参数，实现有效精准控制涡轮运转，使涡轮风机呼出的气体快速达到使用者吸气端预期所需要的压力和流量，且双反馈机制获得的涡轮风机运行参数更为精准、可控，因而可显著提高呼吸机呼出气体流量和压力调节的精准度，有利于提高使用者的治疗效果。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。
图1为本申请一种实施例提供的涡轮风机控制方法的流程图；
图2为本申请一种实施例提供的涡轮控制系统的结构示意图；
图3为本申请一种实施例提供的第一采集模块的框图；
图4为本申请一种实施例提供的第二采集模块的框图
图5为本申请一种实施例提供的控制模块的框图；
图6为本申请另一种实施例提供的涡轮控制系统的框图。
通过上述附图，已示出本申请明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本申请构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本申请的概念。
具体实施方式
下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。
另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。
本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施，且“第一”、“第二”等所区分的对象通常为一类，并不限定对象的个数，例如第一对象可以是一个，也可以是多个。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。
本申请实施例提出了一种涡轮风机控制方法、涡轮控制系统和呼吸机。
目前，电动电控呼吸机多采用涡轮风机作为气体驱动源，此时不需要外接高压气源，在缺少或者没有高压气源的场合中得到了广泛应用。但现有电动电控呼吸机的控制过程中，涡轮风机作为低压气源，其控制方法常见的有PID控制，模糊控制等，其很常见的是通过压力传感器和/或流量传感器作为控制传感器，获取吸气端压力和流量数据，以此作为反馈，并通过单MCU来获取监测值和控制涡轮风机运转。
但是上述控制方式存在以下缺陷：
其一，仅通过压力传感器和/或流量传感器采集的压力和流量数据作为单一反馈来控制涡轮风机运转，无法实现有效、精准控制涡轮风机运转快速达到使用者吸气端预期所需要的气体压力和/或流量，以使得送入人体的气体流量会小于/超出预设值，十分影响使用者的治疗效果。
其二，采用单MCU的控制系统，需要同时处理压力、流量采集的信号和控制驱动涡轮风机运转，MCU的控制压力大，消耗更多，并且单个MCU在极端情况下出现异常时，会出现不受控制的情况，此时无法及时切断供电，不能保证使用者使用的安全性和可靠性。
结合现有问题，本申请为解决上述问题，本申请提出了一种双闭环反馈的控制涡轮风机运转的方法，首先根据涡轮风机的目标供气参数和当前供气参数，利用第一闭环控制算法修正涡轮风机的当前实际运行参数，以控制涡轮风机当前供气参数与目标供气参数的偏差；再利用第二闭环控制算法修正涡轮风机的当前实际运行参数，以控制涡轮风机当前实际运行参数与目标运行参数的误差。通过两次修正涡轮风机实际运行参数，实现有效精准控制涡轮运转，使涡轮风机呼出的气体快速达到使用者吸气端预期所需要的压力和流量，且双反馈机制获得的涡轮风机运行参数更为精准、可控，因而可显著提高呼吸机呼出气体流量和压力调节的精准度，有利于提高使用者的治疗效果。
同时，在涡轮风机的控制系统中，采用了双控制单元，分别用于数据处理和控制涡轮风机运转，减少了控制单元的处理压力，提高了其运行速度，也有效地避免了在单一控制单元失控时，引起呼吸机线路损坏的故障的问题，减少了使用者使用的风险。
下面以具体地实施例对本申请的技术方案以及本申请的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。下面将结合附图，对本申请的实施例进行描述。
图1为本申请一种实施例提供的涡轮风机控制方法的流程图。请参见图1，本申请实施例提供的涡轮风机控制方法，具体包括以下步骤：
步骤S100、获取涡轮风机的目标供气参数、初始目标运行参数和当前供气参数；所述供气参数包括涡轮风机出气端的气体流量和/或气体压力。
可以理解的是，涡轮风机的目标供气参数是指呼吸机使用者所设定的预期参数，即涡轮风机呼出的气体能够达到使用者吸气端预期所需要的压力和流量值。
一些实施例中，涡轮风机的控制系统通过接收使用者通过呼吸机中触发电路或组件所输出的供气参数设定信号，通过对供气参数设定信号进行分析来确定用户所设定的期望的供气参数，即目标供气参数；其中，触发电路或组件包括但不限于：按键电路、触控屏或者无线通信电路。
一些实施例中，涡轮风机的目标供气参数和初始目标运行参数是根据涡轮风机被选择的供气模式以及相应供气模式参数确定的。
例如，呼吸机常见的可选择的供气模式包括VCV模式、PCV模式和PRVC模式等。
不同的供气模式下又可以根据设定不同的参数，获得多样的供气模式，即可以确定多种不同的涡轮风机目标供气参数。
例如，在VCV模式下，其相关的参数包括潮气量(VT)、呼吸频率(RR)、呼末正压(PEEP)，设定不同的潮气量、呼吸频率和/或呼末正压，可得到不同涡轮风机目标供气参数。
再例如，在PCV模式下，其相关的参数包括吸气压力、呼吸频率(RR)、呼末正压(PEEP)。
再例如，在PRVC模式下，其相关的参数包括潮气量(VT)、呼吸频率(RR)、呼末正压(PEEP)。
可以理解的是，涡轮风机的当前供气参数是指在呼吸机使用过程中涡轮风机出气端实时输出的供气参数。
一些实施例中，根据涡轮风机被选择的供气模式以及相应供气模式参数同时可以确定涡轮风机的初始运行参数，如上述目标供气参数的获取步骤相同，根据不同的供气模式以及不同模式下相关参数的设定，可以获取多种不同的涡轮风机的初始运行参数。
其中，涡轮风机的运行参数包括但不限于涡轮风机的转速、涡轮风机的运行电流等。
一些实施例中，涡轮风机可接收流量传感器实时检测涡轮风机出气端的所输出的流量检测信号，以及接收压力传感器实时检测涡轮风机出气端所输出的压力检测信号，并可将模拟信号的流量检测信号和压力检测信号转换为数字信号后对其进行分析处理，来实时获取与二者分别对应流量值和压力值；其中，流量值即为涡轮风机出气端的实时输出流量，压力值即为涡轮风机出气端的实时压力。
一些实施例中，在利用压力传感器获取涡轮风机出气端的实时压力之前，先利用数字压力传感器对所用压力传感器进行校准，以保证所获取的涡轮风机出气端实时输出压力准确性。
一些实施例中，涡轮风机的当前供气参数为在多个第一预设周期内采集到的涡轮风机的供气参数的平均值。
具体地，在采集获取涡轮风机当前供气参数，即涡轮风机出气端的压力和/或流量时，可以设置第一预设周期，在每个周期内采集一次当前的供气参数，然后取其平均值作为涡轮风机的当前供气参数，例如：每隔60s采集一次涡轮风机出气端的压力和/或流量，连续采集10次，计算10次采集到压力和/或流量的平均值，作为涡轮风机当前时刻出气端的压力和/或流量。这样可以保证在后续修正过程中数据的准确性。
一些实施例中，还可以比较多次记录的单次的采集数据，剔除其中明显错误的或者偏差较大的数据，可以避免单次采集时数据误差较大，影响后续结果。
步骤S200、根据所述目标供气参数和所述当前供气参数，利用第一闭环控制算法修正涡轮风机的当前实际运行参数，获得涡轮风机的目标运行参数，以使所述当前供气参数与所述目标供气参数的偏差值在第一范围内。
可以理解的是，涡轮风机的当前运行参数为根据涡轮风机被选择的供气模式以及相应供气模式参数确定的初始目标运行参数。在确定涡轮风机的供气模式以及相应供气模式参数，可以根据涡轮风机的说明书或出厂设置中，即获得目标供气参数对应的初始目标运行参数，即呼吸机响应于使用者开始工作时，涡轮风机的运行参数。
然而在涡轮风机的实际工作过程中，即使控制涡轮风机按照目标运行参数工作，其输出端输出的气体的流量或压力值是不能达到目标供气参数，即使用者所期望达到的流量或压力。因此，本申请实施例的控制方法就是在修正此初始目标运行参数，即开始工作后，涡轮风机的实际运行参数，以使涡轮风机的实际供气参数能够达到目标供气参数的要求。
一些实施例中，第一闭环控制算法可以为PID控制算法、模糊控制算法等。第一闭环控制算法是根据多次预先实验确定的，例如，可以是通过实验数据获得的当前供气参数与目标供气参数的偏差值与当前供气参数的某种函数关系，再例如，可以是通过构建的神经网络模型和训练集学习训练获得数学关系。
一些实施例中，以目标供气参数和当前供气参数为输入值，通过计算目标供气参数和当前供气参数的偏差值，通过第一闭环控制算法以使当前供气参数与目标供气参数的偏差值在第一范围内，再基于偏差值修正涡轮风机的当前实际运行参数，最终获得涡轮风机的目标运行参数。例如，计算目标供气参数和当前供气参数的偏差值，可以是两者的差值、方差值或者均方差值，基于偏差值与运行参数的关系，修正运行参数，重复获取涡轮风机的当前供气参数，使得目标供气参数和当前供气参数的偏差值在±0.1的范围内，更理想的状态是控制偏差值为0，再根据涡轮风机的供气参数与运行参数的关系，获得涡轮风机的目标运行参数。
步骤S300、控制涡轮风机按照所述目标运行参数工作。
可以理解的是，在步骤S200中，通过第一闭环控制算法修正涡轮风机的当前运行参数(即涡轮风机的初始目标参数)，得到了涡轮风机的目标运行参数工作，此时控制涡轮风机按照此目标运行参数工作。
如上述说明，在涡轮风机的实际工作过程中，即使控制涡轮风机按照目标运行参数工作，其输出端输出的气体的流量或压力值是不能达到目标供气参数，即使用者所期望达到的流量或压力。
现有的涡轮风机控制方法，多采用流量和/或压力构成的单闭环反馈或是双闭环反馈获得修正后的运行参数，即认为涡轮风机可以达到目标运行参数，忽略了涡轮风机在实际运行中的损耗，以及受环境条件的影响，其并不能实际目标运行参数。
步骤S400、获取涡轮风机当前实际运行参数。
考虑到涡轮风机实际工作状态，其只有在理想状态下可以按照步骤S200所确定的目标运行参数工作，因此本申请的控制方法增加了第二闭环反馈，再次修正涡轮风机当前实际运行参数。
一些实施例中，呼吸机中内置有涡轮编码器，可以直接获取涡轮风机的当前实际运行参数。
一些实施例中，涡轮风机的当前实际运行参数是根据涡轮风机当前状态参数确定的；其状态参数包括涡轮风机的涡轮位置和/或温度。
可以理解的是，涡轮风机的当前实际运行参数是根据涡轮风机当前状态参数确定的，影响涡轮风机运行参数的因素有很多，比如，其中比较典型的是涡轮风机的位置即涡轮风机中转子的位置，再比如，涡轮风机的环境条件，例如涡轮风机的工作温度。根据涡轮风机出厂设置、说明书或者是多次实验，可以获取涡轮风机运行参数与涡轮状态参数之前的关系，由此可以通过获取涡轮风机当前状态参数以确定涡轮风机的当前实际运行参数。这些因素都可能影响涡轮风机的运行参数无法达到理想的目标值。
一些实施例中，呼吸机内配置的涡轮编码器，可以是传感器，例如，采用霍尔传感器感应获取涡轮风机的位置状态，即涡轮风机中转子的位置。再例如，采用温度传感器获取涡轮风机的工作温度。通过霍尔传感器和温度传感器确定轮风机的涡轮位置和温度，进一步通过其与涡轮风机运行参数的关系，获取涡轮风机的当前实际运行参数。
一些实施例中，所述涡轮风机的当前状态参数为在多个第二预设周期内采集到的涡轮风机的状态参数的平均值。
具体地，在采集获取涡轮风机当前状态参数，即涡轮风机的涡轮位置和/或温度时，可以设置第二预设周期，在每个周期内采集一次当前的状态参数，然后取其平均值作为涡轮风机的当前状态参数，例如：每隔30s采集一次涡轮风机的涡轮位置和/或温度，连续采集20次，计算20次采集到压力和/或流量的平均值，作为涡轮风机当前时刻的涡轮位置和/或温度。这样可以保证在后续修正过程中数据的准确性。
一些实施例中，第一预设周期和第二预设周期的长度可以相同，也可以不相同。同时，第一预设周期和第二预设周期的数量可以相同，也可以不相同。
一些实施例中，还可以比较多次记录的单次的采集数据，剔除其中明显错误的或者偏差较大的数据，可以避免单次采集时数据误差较大，影响后续结果。
步骤S500、根据所述目标运行参数和所述当前实际运行参数，利用第二闭环控制算法修正涡轮风机的当前实际运行参数，以使涡轮风机的当前实际运行参数与所述目标运行参数的误差值在第二范围内。
一些实施例中，第二闭环控制算法可以为PID控制算法、模糊控制算法等。第二闭环控制算法是根据多次预先实验确定的，例如，可以是通过实验数据获得的当前供气参数与目标供气参数的偏差值与当前供气参数的某种函数关系，再例如，可以是通过构建的神经网络模型和训练集学习训练获得数学关系。
一些实施例中，第一闭环控制算法和第二闭环控制算法均采用PID控制算法，且第一闭环控制算法和第二闭环控制算法不同。本申请实施例的双闭环反馈机制不同于现有技术所说的依据“流量”和“压力”反馈的双闭环反馈，本申请的双闭环反馈机制是从供气参数即“流量”和/或“压力”，以及涡轮实际工作运行参数两个不同的维度进行控制，实现了有效、精准控制涡轮运转，使涡轮风机呼出的气体快速达到使用者吸气端预期所需要的压力和流量，且双反馈机制获得的涡轮风机运行参数保证了涡轮风机控制的精准性和可控性。
一些实施例中，以目标运行参数和当前运行参数为输入值，通过计算目标运行参数和当前运行参数的误差值，通过第二闭环控制算法以使当前运行参数与目标运行参数的误差值在第二范围内，再基于误差值修正涡轮风机的当前实际运行参数，获得涡轮风机的最终运行参数。例如，计算目标运行参数和当前运行参数的误差值，可以是两者的差值、方差值或者均方差值，基于误差值修正当前实际运行参数，重复获取涡轮风机的当前运行参数，使得目标运行参数和当前运行参数的误差值在±0.1的范围内，更理想的状态是控制误差值为0，获得涡轮风机的最终运行参数。
综上，本申请实施例提供的涡轮风机控制方法，首先，通过根据涡轮风机的目标供气参数和当前供气参数，利用第一闭环控制算法修正涡轮风机的当前实际运行参数，获得涡轮风机的目标运行参数，以使当前供气参数与目标供气参数的偏差值在第一范围内；然后，控制涡轮风机按照目标运行参数工作，最后，再次利用第二闭环控制算法修正涡轮风机的当前实际运行参数，以使涡轮风机的当前实际运行参数与目标运行参数的误差值在第二范围内。本申请的控制方法通过双闭环反馈控制涡轮风机，通过两次修正涡轮风机实际运行参数，实现有效精准控制涡轮运转，使涡轮风机呼出的气体快速达到使用者吸气端预期所需要的压力和流量，且双反馈机制获得的涡轮风机运行参数更为精准、可控，因而可显著提高呼吸机呼出气体流量和压力调节的精准度，有利于提高使用者的治疗效果。
图2为本申请一种实施例提供的涡轮控制系统的框图。请参见图2，该涡轮控制系统包括涡轮风机100、第一采集模块200、第二采集模块300、信号处理模块400、控制模块500和涡轮驱动模块600。
一些实施例中，第一采集模块200用于采集涡轮风机100的供气参数，并转化为电信号所表征的供气信号。具体地，涡轮风机100的供气参数包括涡轮风机100出气端的气体流量和/或气体压力。
图3为本申请一种实施例提供的第一采集模块的框图。请参见图3，第一采集模块200包括流量传感器201和/或压力传感器202。在获取涡轮风机100当前的供气参数时，可以通过流量传感器201实时检测涡轮风机100出气端的所输出的流量，并将其转化为可以表征涡轮风机100出气端的实时输出流量的流量信号；可以通过压力传感器202实时检测涡轮风机201出气端所输出的压力，并将其转化为可以表征涡轮风机100出气端的实时压力的压力信号。
一些实施例中，第二采集模块300用于采集涡轮风机100的状态参数，并转化为电信号所表征的状态信号。具体地，涡轮风机100的状态参数包括涡轮风机的涡轮位置和/或温度。
如上述轮风机100的当前实际运行参数是根据涡轮风机100当前状态参数确定的，影响涡轮风机100运行参数的因素有很多，其中比较典型的是涡轮风机100的位置即涡轮风机100中转子的位置和涡轮风机100的环境条件即涡轮风机100的温度。
图4为本申请一种实施例提供的第二采集模块的框图。请参见图4，第二采集模块300包括霍尔传感器301和/或温度传感器302。
在获取涡轮风机100当前实际运行参数时，通过霍尔传感器301实时检测涡轮风机100的位置即涡轮风机100中转子的位置，并将其转化为可以标注涡轮风机100的位置的位置信号；可以通过温度传感器302实时检测涡轮风机100的温度，并其转化为可以表征涡轮风机100温度的温度信号。
一些实施例中，信号处理模块400用于接收供气信号和状态信号，进行信号处理后输出。具体地，信号处理模块400接收第一采集模块200输出的供气信号和第二采集模块300输出的状态信号，并进行信号处理后输出给控制模块500。信号处理的过程包括但不限于信号AD转化，信号滤波放大等，例如，将模拟信号的供气信号和状态信号转换为数字信号后，通过滤波其去噪，通过放大器进行信号放大后输出。
一些实施例中，控制模块500用于接收经过信号处理后的供气信号和状态信号，以实现如上述各个实施例所述的涡轮风机控制方法，输出表征所述涡轮风机目标运行参数的驱动信号。其中存在相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中，此处不再赘述。
图5为本申请一种实施例提供的控制模块的框图。请参见图5，控制模块500包括第一控制单元501和第二控制单元502。第一控制单元501和第二控制单元502可以为微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)等。
其中，第一控制单元501用于接收信号处理模块400输出的经过信号处理后的供气信号和状态信号进行分析处理，包括但不限于对多次接收到的供气信号和/或状态信号求取平均值，而后将分析处理后的信号输出给第二控制单元502。
第二控制单元502用于接收第一控制单元501分析后的供气信号和状态信号，再将供气信号即将目标供气参数和当前供气参数输入第一闭环控制算法，计算目标供气参数和当前供气参数的偏差值，通过闭环反馈使得当前供气参数与目标供气参数的偏差值在第一范围内，再基于偏差值修正涡轮风机100的当前实际运行参数，最终获得涡轮风机100的目标运行参数。同时，将目标运行参数和由状态信号确定的当前运行参数输入第二闭环控制算法，计算目标运行参数和当前运行参数的误差值，过闭环反馈使得当前运行参数与目标运行参数的误差值在第二范围内，再基于误差值修正涡轮风机的当前实际运行参数，获得涡轮风机100的最终运行参数，最终输出表征涡轮风机100目标运行参数的驱动信号。
在涡轮风机的控制系统中，采用了双控制单元，分别用于数据处理和控制涡轮风机运转，减少了控制单元的处理压力，提高了其运行速度，也有效地避免了在单一控制单元失控时，引起呼吸机线路损坏的故障的问题，减少了使用者使用的风险。
一些实施例中，第二控制单元502还用于根据接收到的供气信号和状态信号即供气参数和状态参数，判断涡轮风机100的工作状态是否出现异常，在涡轮风机100工作状态出现异常时，输出紧急关断信号。
一些实施例中，涡轮驱动模块600用于响应于驱动信号驱动涡轮风机100按照目标运行参数工作。具体地，涡轮驱动模块600在接收到控制模块输出的表征涡轮风机100目标运行参数的驱动信号时，控制涡轮电机100按照目标运行参数运转。
一些实施例中，涡轮驱动模块600还用于响应于紧急关断信号驱动涡轮风机100停止工作。
图6为本申请另一种实施例提供的涡轮控制系统的框图。请参见图6，该涡轮控制系统在上述各实施例的基础上，还包括校准模块700，其中存在相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中，此处不再赘述。
校准模块700用于在第一采集模块200和/或第二采集模块300采集获取涡轮风机100的供气参数和状态参数之前，对第一采集模块200和/或第二采集模块300进行校准。
本申请实施例还提出一种呼吸机，包括上述各实施例的涡轮控制系统。本呼吸机通过两次修正涡轮风机实际运行参数，实现有效精准控制涡轮运转，使涡轮风机呼出的气体快速达到使用者吸气端预期所需要的压力和流量，且双反馈机制获得的涡轮风机运行参数更为精准、可控，因而可显著提高呼吸机呼出气体流量和压力调节的精准度，有利于提高使用者的治疗效果。
涡轮风机控制系统的具体结构可参照上述实施例，由于本呼吸机采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。
上面结合附图对本申请的实施例进行了描述，但是本申请并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本申请的启示下，在不脱离本申请宗旨和权利要求所保护的范围情况下，对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换，均属于本申请的保护之内。

Claims (10)

1.一种涡轮风机控制方法，其特征在于，包括：
获取涡轮风机的目标供气参数和当前供气参数；所述供气参数包括涡轮风机出气端的气体流量和/或气体压力；
根据所述目标供气参数和所述当前供气参数，利用第一闭环控制算法修正涡轮风机的当前实际运行参数，获得涡轮风机的目标运行参数，以使所述当前供气参数与所述目标供气参数的偏差值在第一范围内；
控制涡轮风机按照所述目标运行参数工作；
获取涡轮风机当前实际运行参数；
根据所述目标运行参数和所述当前实际运行参数，利用第二闭环控制算法修正涡轮风机的当前实际运行参数，以使涡轮风机的当前实际运行参数与所述目标运行参数的误差值在第二范围内。
2.根据权利要求1所述的涡轮风机控制方法，其特征在于，还包括：
根据所述涡轮风机被选择的供气模式以及相应供气模式参数确定所述涡轮风机的目标供气参数和初始目标运行参数。
3.根据权利要求1所述的涡轮风机控制方法，其特征在于，所述第一闭环控制算法采用PID控制算法；和/或，所述第二闭环控制算法采用PID控制算法。
4.根据权利要求1所述的涡轮风机控制方法，其特征在于，所述第二闭环控制算法与所述第一闭环控制算法不同。
5.根据权利要求1所述的涡轮风机控制方法，其特征在于，所述涡轮风机的当前供气参数为在多个第一预设周期内采集到的涡轮风机的供气参数的平均值。
6.根据权利要求1所述的涡轮风机控制方法，其特征在于，根据所述涡轮风机当前状态参数确定所述涡轮风机的当前实际运行参数；所述状态参数包括涡轮风机的涡轮位置和/或温度。
7.根据权利要求6所述的涡轮风机控制方法，其特征在于，所述涡轮风机的当前状态参数为在多个第二预设周期内采集到的涡轮风机的状态参数的平均值。
8.一种涡轮控制系统，其特征在于，包括：涡轮风机、第一采集模块、第二采集模块、信号处理模块、控制模块和涡轮驱动模块；
所述第一采集模块用于采集所述涡轮风机的供气参数，并转化为电信号所表征的供气信号；
所述第二采集模块用于采集所述涡轮风机的状态参数，并转化为电信号所表征的状态信号；
所述信号处理模块用于接收所述供气信号和所述状态信号，进行信号处理后输出；
所述控制模块用于接收经过信号处理后的所述供气信号和所述状态信号，以实现如权利要求1-7任一项所述涡轮控制方法，输出表征所述涡轮风机目标运行参数的驱动信号；
所述涡轮驱动模块用于响应于所述驱动信号驱动所述涡轮风机按照所述目标运行参数工作。
9.根据权利要求8所述的涡轮控制系统，其特征在于，所述第一采集模块包括流量传感器和/或压力传感器；
所述第二采集模块包括霍尔传感器和/或温度传感器。
10.一种呼吸机，其特征在于，包括：如权利要求8或9任一项所述的涡轮控制系统。
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