[发明专利]一种呼吸机用涡轮风机的周期重复控制方法

权利要求书

1.一种呼吸机用涡轮风机的周期重复控制方法，其特征在于，包括：首先，微控制器实时检测呼吸机送气口的气压和流量，从而获得佩戴者呼吸相的变换过程；其次，所述微控制器提取佩戴者的呼吸特征周期；再次，所述微控制器根据呼吸模式和设定的呼吸参数，计算得到期望的呼吸气压信号；然后，按照周期性重复控制算法，计算出涡轮风机的驱动电流，使得呼吸机送气口的气压按照期望的呼吸气压有规律地周期变化，实现呼吸机和佩戴者呼吸动作的同步适应，改善呼吸通气的顺畅和舒适感。

2.根据权利要求1所述的呼吸机用涡轮风机的周期重复控制方法，其特征在于，所述微控制器检测呼吸机送气口气压和流量的采样周期为Ts。

3.根据权利要求1所述的呼吸机用涡轮风机的周期重复控制方法，其特征在于，所述涡轮风机的输入输出特性中，输入为驱动电流i_c，输出为呼吸机送气口的气压p_o。

4.根据权利要求1所述的呼吸机用涡轮风机的周期重复控制方法，其特征在于，为了能够克服外部周期性的气压扰动，控制呼吸机送气口的气压无误差地按照期望的呼吸气压周期性变化，在所述微控制器提取佩戴者的呼吸特征周期时，还执行以下操作：

数字重复信号发生器以周期N为步长对控制偏差e进行累加，经过超前相位补偿环节z^k和滤波器S(z)，并在下一个周期影响控制作用，达到对周期性期望信号的完全跟踪和对周期性干扰信号的完全消除。

5.根据权利要求4所述的呼吸机用涡轮风机的周期重复控制方法，其特征在于，所述数字重复信号发生器为正反馈环节Q(z)z^-N。

6.根据权利要求4所述的呼吸机用涡轮风机的周期重复控制方法，其特征在于，在所述超前相位补偿环节z^k中，k的取值是根据所述涡轮风机的控制特性在呼吸周期下呼吸机送气口的气压相对其输入驱动电流存在的相位滞后引起的时间延迟进行计算的，具体如下：

其中，k为超前相位补偿环节的补偿量，T_θ为呼吸周期下呼吸机送气口的气压相对其输入驱动电流存在的相位滞后引起的时间延迟，T_s为微控制器检测呼吸机送气口气压和流量的采样周期。

7.根据权利要求4所述的呼吸机用涡轮风机的周期重复控制方法，其特征在于，所述滤波器S(z)为低通滤波器，幅频特性能够衰减所述涡轮风机的高频特性，并将所述涡轮风机的低频增益校正为1，从而提高控制的稳定性和抗干扰能力。

8.根据权利要求5所述的呼吸机用涡轮风机的周期重复控制方法，其特征在于，所述正反馈环节Q(z)z^-N由低通滤波器Q(z)和周期延迟z^-N构成，用于记录当前周期的控制偏差，并在下一个周期影响控制作用，从而在下一个周期起到超前控制的作用，并能使超前相位补偿环节z^k能够得以实现。

9.根据权利要求8所述的呼吸机用涡轮风机的周期重复控制方法，其特征在于，所述低通滤波器Q(z)的值为小于1的常数，用于消除控制偏差，实现送气口的气压对期望呼吸气压的准确跟踪。

10.根据权利要求9所述的呼吸机用涡轮风机的周期重复控制方法，其特征在于，所述低通滤波器Q(z)的值为0.95。