[發明專利]一種呼吸機用渦輪風機的周期重復控制方法

在審

• 申請號: 202011262807.4
• 申請日: 2020-11-12
• 公開（公告）號: CN112451819A
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發明（設計）人: 楊明杰;楊楷昕;高響響
• 申請（專利權）人: 閩南理工學院
• 主分類號: A61M16/00
• 分類號: A61M16/00
• 代理公司: 福州市景弘專利代理事務所(普通合伙) 35219
• 代理人: 林祥翔;黃以琳

1.一種呼吸機用渦輪風機的周期重復控制方法，其特征在于，包括：首先，微控制器實時檢測呼吸機送氣口的氣壓和流量，從而獲得佩戴者呼吸相的變換過程；其次，所述微控制器提取佩戴者的呼吸特征周期；再次，所述微控制器根據呼吸模式和設定的呼吸參數，計算得到期望的呼吸氣壓信號；然后，按照周期性重復控制算法，計算出渦輪風機的驅動電流，使得呼吸機送氣口的氣壓按照期望的呼吸氣壓有規律地周期變化，實現呼吸機和佩戴者呼吸動作的同步適應，改善呼吸通氣的順暢和舒適感。

2.根據權利要求1所述的呼吸機用渦輪風機的周期重復控制方法，其特征在于，所述微控制器檢測呼吸機送氣口氣壓和流量的采樣周期為Ts。

3.根據權利要求1所述的呼吸機用渦輪風機的周期重復控制方法，其特征在于，所述渦輪風機的輸入輸出特性中，輸入為驅動電流i_c，輸出為呼吸機送氣口的氣壓p_o。

4.根據權利要求1所述的呼吸機用渦輪風機的周期重復控制方法，其特征在于，為了能夠克服外部周期性的氣壓擾動，控制呼吸機送氣口的氣壓無誤差地按照期望的呼吸氣壓周期性變化，在所述微控制器提取佩戴者的呼吸特征周期時，還執行以下操作：

數字重復信號發生器以周期N為步長對控制偏差e進行累加，經過超前相位補償環節z^k和濾波器S(z)，并在下一個周期影響控制作用，達到對周期性期望信號的完全跟蹤和對周期性干擾信號的完全消除。

5.根據權利要求4所述的呼吸機用渦輪風機的周期重復控制方法，其特征在于，所述數字重復信號發生器為正反饋環節Q(z)z^-N。

6.根據權利要求4所述的呼吸機用渦輪風機的周期重復控制方法，其特征在于，在所述超前相位補償環節z^k中，k的取值是根據所述渦輪風機的控制特性在呼吸周期下呼吸機送氣口的氣壓相對其輸入驅動電流存在的相位滯后引起的時間延遲進行計算的，具體如下：

其中，k為超前相位補償環節的補償量，T_θ為呼吸周期下呼吸機送氣口的氣壓相對其輸入驅動電流存在的相位滯后引起的時間延遲，T_s為微控制器檢測呼吸機送氣口氣壓和流量的采樣周期。

7.根據權利要求4所述的呼吸機用渦輪風機的周期重復控制方法，其特征在于，所述濾波器S(z)為低通濾波器，幅頻特性能夠衰減所述渦輪風機的高頻特性，并將所述渦輪風機的低頻增益校正為1，從而提高控制的穩定性和抗干擾能力。

8.根據權利要求5所述的呼吸機用渦輪風機的周期重復控制方法，其特征在于，所述正反饋環節Q(z)z^-N由低通濾波器Q(z)和周期延遲z^-N構成，用于記錄當前周期的控制偏差，并在下一個周期影響控制作用，從而在下一個周期起到超前控制的作用，并能使超前相位補償環節z^k能夠得以實現。

9.根據權利要求8所述的呼吸機用渦輪風機的周期重復控制方法，其特征在于，所述低通濾波器Q(z)的值為小于1的常數，用于消除控制偏差，實現送氣口的氣壓對期望呼吸氣壓的準確跟蹤。

10.根據權利要求9所述的呼吸機用渦輪風機的周期重復控制方法，其特征在于，所述低通濾波器Q(z)的值為0.95。