基于模糊控制的呼吸机压力支持机械通气模式研究

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呼吸机是当前医院重症监护室必备的抢救设备,是延长病人生命为进一步治疗争取宝贵时间的重要工具。国产各种呼吸机基本均采用传统PID控制算法,与国外同类产品相比,之所以有较大的差别,不在于功能的多少,而在于控制算法不够完善。呼吸机由于其本身的特点决定了其被控模型的不确定性,高度非线性及系统信息的模糊性,因此传统的PID控制算法很难实现系统对压力控制的要求。 近年来,模糊控制在许多控制应用中都取得了成功,模糊控制不需要了解系统的数学模型,对于呼吸机的控制系统,模糊控制就成为较好的选择。 因此本课题在国家自然科学基金的资助下,开展了专门针对慢性阻塞性肺病和呼吸机的压力支持通气(PSV)模式,利用模糊控制算法来替代原来的PID控制算法的研究。 本文从呼吸机控制理论和模糊控制理论入手,将两者结合,对模糊控制理论在呼吸机控制中的应用进行了研究。针对前人仅采用PID控制方法的不足,在控制方法上采用了模糊控制,提高了控制效果。在VisualC++.NET软件开发平台上,开发了基于呼吸机的模糊控制技术的软件,满足了实时控制的要求。本论文中,采用三角形和梯形隶属度函数、Mamdani型模糊推理及系数加权平均法的非模糊化方法,以matlab为平台,建立了呼吸机的模糊控制器。 为了验证该模糊控制算法的正确性,进行了试验,根据输出结果曲线可以得出:该模糊控制算法是可行的,能够满足呼吸机的自动控制的需要。 呼吸机的模糊控制方法的研究是一个崭新的课题,其研究成果必将全面推进呼吸机控制技术的发展,该技术的应用具有较好的发展前景。
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