[发明专利]空氧混合器压力控制方法、装置、计算机设备和存储介质

说明书

本申请涉及一种空氧混合器压力控制方法、装置、计算机设备和存储介质，获取压力设定值与当前压力值；根据当前压力值与压力设定值，计算当前压力误差；根据当前压力误差以及预设混合器压力模型，得到自适应控制算法的前馈信号和反馈信号；根据由前馈信号和反馈信号确定的自适应控制算法，基于李雅普诺夫稳定性理论，设计自适应控制律；根据自适应控制律，调整维持空氧混合器系统压力所需的控制量。用基于预设混合器压力模型设计的自适应控制算法得到的自适应控制律，能够在线调整维持空氧混合器系统压力所需的控制量，且该算法的前馈信号可用于消除系统误差，反馈信号用于维持系统稳定，前馈加反馈的控制作用，可实现空氧混合器压力的精确控制。

技术领域

本申请涉及气体混合器气道压控制领域，特别是涉及一种空氧混合器压力控制方法、装置、计算机设备和存储介质。

背景技术

呼吸机是一种能代替、控制或改变人的正常生理呼吸，增加肺通气量，改善呼吸功能，减轻呼吸功消耗，节约心脏储备能力的装置。

空氧混合器通常作为呼吸机的呼吸配件，提供氧浓度可控的混合气体，一般空氧混合器都是按照空气氧气的体积混合比例，达到氧浓度调节的目的。

传统空氧混合器压力控制采用以PID(Proportion-Integral-Derivative,比例-积分-微分)算法或者改进PID算法，如模糊PID，但该类算法自适应能力较弱，当出现较大干扰时，如输入到低压比例阀气体流量突然增大，会导致该算法反应不过来，空氧混合器压力控制效果差。

发明内容

基于此，有必要针对传统空氧混合器压力自适应控制算法适应能力较弱导致控制效果差的问题，提供一种压力控制更加稳定的力控制方法、装置、计算机设备和存储介质。

一种空氧混合器压力控制方法，包括：

获取压力设定值与当前压力值；

根据当前压力值与压力设定值，计算当前压力误差；

根据当前压力误差以及预设混合器压力模型，得到自适应控制算法的前馈信号和反馈信号；

根据由前馈信号和反馈信号确定的自适应控制算法，基于李雅普诺夫稳定性理论，设计自适应控制律；

根据自适应控制律，调整维持空氧混合器系统压力所需的控制量。

在其中一个实施例中，根据当前压力误差以及预设混合器压力模型，得到自适应控制算法的前馈信号和反馈信号之前，还包括：

获取呼吸系统模型；

将呼吸系统模型中呼吸肌作用力与气道压之和的变量替换为当前压力值变量、并将呼吸系统模型中呼吸末正压变量替换为压力设定值变量，生成预设混合器压力模型。

在其中一个实施例中，根据当前压力误差以及预设混合器压力模型，得到自适应控制算法的前馈信号和反馈信号包括：

根据当前压力误差以及预设混合器压力模型，结合模型参考自适应控制理论，配置初始自适应控制算法中前馈信号和反馈信号。

在其中一个实施例中，根据由前馈信号和反馈信号确定的自适应控制算法，基于李雅普诺夫稳定性理论，设计自适应控制律包括：

分析当前压力误差的动态特性，结合混合器压力模型对当前压力误差进行求导，得出当前压力误差导数值；

根据当前压力误差、当前压力误差导数值以及自适应控制算法的设定参数，基于确定性等价原则，设计控制增量；

基于控制增量和当前压力误差导数值以及李雅普诺夫能量函数，设计自适应控制律。

在其中一个实施例中，基于控制增量和压力误差的导数值，结合李雅普诺夫能量函数，设计自适应控制律包括：