[发明专利]麻醉机、呼吸机比例阀流量推抚控制方法

说明书

技术领域

本发明提供了一种新的用于麻醉机和呼吸机比例阀流量控制装置的流量高速精确控制方法，可用于麻醉机和呼吸机吸气比例阀流速的控制、可用于呼吸机空氧混合控制，也可用于麻醉机中电子流量计的高速精确控制，属于医疗设备制造技术领域。

背景技术

麻醉机、呼吸机用于手术麻醉或取代、帮助病人完成呼吸以维持生命，其进气大小和进气比例都需要对比例阀控制而得到。因此，其流量传感器的测量和比例阀的控制精确度直接影响着麻醉机、呼吸机的工作性能。为此，呼吸机、麻醉机出厂前需要对设备中多个比例阀驱动的流量控制机构进行流量精确控制。通常情况下流量控制采用比例控制、查表控制、PID控制等多种控制方式实现，各种方式都有各自的特点；

1.利用比例控制实现流量高速精确控制。这种方法的优点是，控制原理简单，调节参数少，对阀门的批次特性要求低，通过简单调节就可适用于不同批次的阀门。缺点是，容易产生振荡，振铃效应严重，须要超高速器件支持，才可规避振荡和振铃效应，为解决这一问题需要花费昂贵的硬件和软件成本。

2.利用查表控制实现流量高速精确控制。这种方法的优点是，控制原理简单，调节速度快，不容易产生振荡和振铃效应。缺点是，受阀门自生特性影响严重，流量建立初期有严重超调现象，控制静差大，很难消除。

3.利用PID控制实现流量高速精确控制。这种方法的优点是，可以实现对比例阀的快速高效控制，响应速度快，控制原理简单。缺点是，相同的PID控制参数不能很好的应用于同一型号比例阀大规模生产，需对每一批不同的阀做PID参数调节，调节方法繁琐，不利于大规模生产和维修；传统流量PID控制无法使大流量比例阀快速精确控制到10LPM以下的流量，而且控制中无法解决由于比例阀不一致性所带来的超调现象，并且流量从0LPM建立到所需小流量时间受控制算法中反馈周期影响严重，不同的反馈时间对小流量建立延时不同。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术尤其是PID控制中存在的上述缺陷，提供一种麻醉机、呼吸机比例阀流量推抚控制方法。

为解决上述问题，本发明的基本思路为：引入比例阀阀门特征曲线，利用阀门特征曲线结合位置式PID控制技术进行PID控制，引入比例阀推抚控制技术加快阀门动作时间，削减小流量时因比例阀阀体内不同材质粘连引起的响应时间慢，有超调的问题。

本发明的技术方案如下：

麻醉机、呼吸机比例阀流量推抚控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将比例阀开口控制曲线所对应的流量值存入微控制器中的可读写存储器；

(2)将控制流量按流速高低分成至少2档；

(3)监测每档输出流量，若输出流量小于10LPM，则对每次从0LPM流量建立到所需流量的起始时刻添加一个可调节的短时间冲击大电流，利用此短时大电流将比例阀中阀芯冲开，然后进行步骤(4)；若输出流量大于等于10LPM，则直接进行步骤(4)；

(4)利用阀门前端或后端流量传感器与比例阀构成闭环反馈系统，监测流量传感器流量，利用位置式PID控制系统对比例阀闭环反馈系统进行调节；

(5)通过调节位置式PID控制系统的P、I、D三个参数计算出反馈控制流速；

(6)通过查询存储器内对应的比例阀开口曲线所对应的流速值，确定比例阀开口大小，然后继续通过流量传感器监测循环反馈；

(7)重复步骤(4)到(6)，直到流量控制结束。

上述方法中，所述步骤(1)进一步包括：

(11)首先在微处理系统的工程模式中对阀门特征曲线进行绘制，将流量监测传感器所监测到的流量与阀门开度值一同存入内存中；

(12)重复步骤(11)，直到将阀门开启过程和关闭过程的全部运行路径都存入内存为止；

(13)对存入内存的阀门数据进行修正处理，去除不平稳点和错误点；

(14)将处理后的数据保存入非易失可读写存储器中。

上述方法中，步骤(3)中所述的冲击电流的调节时间控制在0ms到500ms之间。

上述方法中，按照每档中所对应流量调节P、I、D控制参数，使得每档中P、I、D此三参数都能对档位内各点流速平稳控制；将调节好的各档参数通过线性拟合的方式平滑过渡。