自适应压力与氧浓度控制方法技术

本申请涉及一种自适应压力与氧浓度控制方法，包括：S10，对呼吸过程动力学参数进行在线辨识，分别计算线性化气路阻尼系数

Adaptive Pressure and Oxygen Concentration Control Method

This application involves an adaptive pressure and oxygen concentration control method, including: S10, online identification of respiratory process dynamics parameters, and calculation of linearized gas path damping coefficients, respectively.

【技术实现步骤摘要】
自适应压力与氧浓度控制方法
本申请涉及医疗设备控制
，特别是涉及一种自适应压力与氧浓度控制方法。
技术介绍
对于呼吸机来说，氧浓度与压力维持的准确性与稳定性是最核心也是最基础的要求。由于氧气浓度与压力维持两个过程中关注的目标不同，且均需要对空气和氧气的流量进行控制。因此，若控制器不够稳定或长期使用后器件性能发生变化，均会影响呼吸机的临床使用效果。目前，呼吸机的压力与氧浓度维持通常是分离设计。在维持氧浓度的过程中的压力可能无法到达使用要求。虽然相关设计可以维持呼吸过程压力，但氧浓度的同步调节通常需要另外的模块来保证，增加了呼吸机的复杂程度。
技术实现思路
基于此，有必要针现有方法无法同时控制压力和氧浓度的问题，提供一种自适应压力与氧浓度控制方法。一种自适应压力与氧浓度控制方法，包括：S10，对呼吸过程动力学参数进行在线辨识，分别计算线性化气路阻尼系数和线性化动态顺气系数S20，依据所述线性化气路阻尼系数和所述线性化动态顺气系数进行自适应参数估计；S30，结合所述自适应参数计算空氧混合流量控制信号ue，以实现压力自适应控制；S40，结合所述自适应参数分别计算空气流量控制信号uea和氧气流量控制信号ueo，以实现氧气浓度的自适应控制。上述自适应压力与氧浓度控制方法，将压力维持过程与氧浓度维持过程进行了同步设计。所述自适应压力与氧浓度控制方法通过对呼吸过程动力学参数进行在线辨识，计算线性化气路阻尼系数和线性化动态顺气系数依据所述线性化气路阻尼系数和所述线性化动态顺气系数进行自适应参数估计。结合自适应参数求得所述空氧混合流量控制信号ue、所述空气流量控制信号uea和所述氧气流量控制信号ueo。通过所述空氧混合流量控制信号ue控制压力自适应变化，且通过所述空气流量控制信号uea和所述氧气流量控制信号ueo控制氧气浓度自适应变化。所述自适应压力与氧浓度控制方法简单易行，无需增加呼吸机的复杂程度的同时，可以保证压力和氧气浓度的同步调节，从而确保呼吸机的临床使用效果。在其中一个实施例中，所述步骤S10，包括：S110，对呼吸过程进行建模，得到呼吸模型；S120，预设并测量中间参数值；S130，依据所述呼吸模型及所述中间参数值，计算所述线性化气路阻尼系数和所述线性化动态顺气系数在其中一个实施例中，所述步骤S110，包括：S111，对呼吸过程进行建模，得到呼吸过程线型模型；S112，将呼吸过程的所述线型模型改写为连续传递函数；S113，将所述连续传递函数进行离散化处理，得到所述呼吸模型。在其中一个实施例中，所述步骤S120，包括：S121，预设空氧混合期望压力值Pd，测量实际空氧混合压力值Paw，并计算压力误差ep＝Paw-Pd；S122，连续两次测量所述空氧混合压力值Paw(k)、Paw(k-1)以及空氧混合流量值F(k)、F(k-1)；S123，分别计算所述空氧混合压力差值PΔ(k)＝Paw(k)-Paw(k-1)以及连续两次所述空氧混合流量值ΓT(k)＝[F(k)F(k-1)]。在其中一个实施例中，所述步骤S130，包括：S131，依据所述压力差值PΔ(k)和连续两次所述空氧混合流量值Γ(k)，结合迭代最小二乘法进行参数递推，从而估计得到待估计参数值ΘT(k)；S132，依据待估计参数值ΘT(k)，计算线性化气路阻尼系数和线性化动态顺气系数在其中一个实施例中，所述步骤S20，包括：S210，依据所述线性化气路阻尼系数和所述线性化动态顺气系数的统计值分别获取所述线性化气路阻尼系数和所述线性化动态顺气系数的上限值和下限值S220，依据所述线性化气路阻尼系数和所述线性化动态顺气系数的上限值和下限值估计自适应参数在其中一个实施例中，所述步骤S30，包括：S310，依据所述压力误差ep设计反馈增益k0eP；S320，依据所述反馈增益k0eP和所述自适应估计参数计算所述空氧混合流量控制信号ue，以实现压力自适应控制。在其中一个实施例中，所述步骤S40，包括：S410，依据预设氧气浓度S计算期望空气比例Sa和期望氧气比例So；S420，依据所述期望空气比例Sa和所述期望氧气比例So计算所述空气流量控制信号uea和所述氧气流量控制信号ueo，以实现氧气浓度的自适应控制。在其中一个实施例中，所述步骤S410，包括：S411，依据所述预设氧气浓度S结合空气和氧气固定配比，计算所述期望空气比例Sa和所述期望氧气比例So。在其中一个实施例中，所述步骤S420，包括：S421，依据所述期望空气比例Sa和所述期望氧气比例So，以及所述反馈增益k0eP和所述自适应估计参数计算所述氧气流量控制信号uea和所述空气流量控制信号ueo，以实现氧气浓度的自适应控制。附图说明图1为本申请实施例提供的一种带有压缩空气与氧气源的呼吸机压力维持装置；图2为本申请实施例提供的一种自适应压力与氧浓度控制方法流程图；图3为本申请实施例提供的一种带有压缩空气与氧气源的呼吸机压力维持装置控制方法示意图；图4为本申请实施例提供的另一种自适应压力与氧浓度控制方法流程图；图5为本申请实施例提供的一种对呼吸过程动力学参数进行在线辨识，分别计算线性化气路阻尼系数和线性化动态顺气系数的流程图；图6为本申请实施例提供的一种结合所述自适应参数分别计算空气流量控制信号uea和氧气流量控制信号ueo，以实现氧气浓度的自适应控制的流程图。附图标号说明100呼吸机压力维持装置110氧气源120压缩空气源130连通管道140空氧混合器151氧气稳压阀152空气稳压阀161氧气流量控制阀162空气流量控制阀163空氧流量控制阀171氧气流量传感器172空气流量传感器具体实施方式为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施的限制。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。请参见图1，本申请提供一种自适应压力与氧浓度控制方法。在一个实施例中，所述自适应压力与氧浓度控制方法可以用于带有压缩空气与氧气源的呼吸机压力维持装置100。所述带有压缩空气与氧气源的呼吸机压力维持装置100包括氧气源110和压缩空气源120。所述氧气源110和压缩空气源120分别通过连通管道130与空氧混合器140连接。其中，所述氧气源110依次通过所述连通管道130连接氧气稳压阀151、氧气流量控制阀161和氧气流量传感器171。所述压缩空气源120依次通过所述连通管道130连接空气稳压阀152、空气流量控制阀162和空气流量传感器172。所述空氧混合器140也连接有空氧流量控制阀163。通过采用自适应压力与氧浓度控制方法，可以对所述氧气流量控制阀161、所述空气流量控制阀162和所述空氧流量控制阀163进行控制。可以理解，通过控制所述氧气流量控制阀161本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自适应压力与氧浓度控制方法，其特征在于，包括：S10，对呼吸过程动力学参数进行在线辨识，分别计算线性化气路阻尼系数

【技术特征摘要】
1.一种自适应压力与氧浓度控制方法，其特征在于，包括：S10，对呼吸过程动力学参数进行在线辨识，分别计算线性化气路阻尼系数和线性化动态顺气系数S20，依据所述线性化气路阻尼系数和所述线性化动态顺气系数进行自适应参数估计；S30，结合所述自适应参数计算空氧混合流量控制信号ue，以实现压力自适应控制；S40，结合所述自适应参数分别计算空气流量控制信号uea和氧气流量控制信号ueo，以实现氧气浓度的自适应控制。2.根据权利要求1所述的自适应压力与氧浓度控制方法，其特征在于，所述步骤S10，包括：S110，对呼吸过程进行建模，得到呼吸模型；S120，预设并测量中间参数值；S130，依据所述呼吸模型及所述中间参数值，计算所述线性化气路阻尼系数和所述线性化动态顺气系数3.根据权利要求2所述的自适应压力与氧浓度控制方法，其特征在于，所述步骤S110，包括：S111，对呼吸过程进行建模，得到呼吸过程线型模型；S112，将呼吸过程的所述线型模型改写为连续传递函数；S113，将所述连续传递函数进行离散化处理，得到所述呼吸模型。4.根据权利要求2所述的自适应压力与氧浓度控制方法，其特征在于，所述步骤S120，包括：S121，预设空氧混合期望压力值Pd，测量实际空氧混合压力值Paw，并计算压力误差ep＝Paw-Pd；S122，连续两次测量所述空氧混合压力值Paw(k)、Paw(k-1)以及空氧混合流量值F(k)、F(k-1)；S123，分别计算所述空氧混合压力差值PΔ(k)＝Paw(k)-Paw(k-1)以及连续两次所述空氧混合流量值ΓT(k)＝[F(k)F(k-1)]。5.根据权利要求4所述的自适应压力与氧浓度控制方法，其特征在于，所述步骤S130，包括：S131，依据所述压力差值PΔ(k)和所述连续两次...

【专利技术属性】
技术研发人员：敖伟，李秋华，罗小锁，
申请(专利权)人：深圳市科曼医疗设备有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44