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基于模糊PID控制的呼吸机压力控制研究

冯小冬

   呼吸机的压力控制是呼吸机控制基础,是呼吸机安全、有效工作的重要保证。本文研究利用模糊PID控制技术控制呼吸机压力,并评估其控制效果。 根据常见呼吸机气路结构和压力控制原理,搭建实验平台,以利于控制效果评估。首先,设计实验平台气路,并完成气路的搭建。根据系统要求,设计实验平台硬件电路,实现对压力、流量等信号的检测和电磁阀的控制。编写下位机软件,实现信号检测、传输和控制量的输出。在PC机上编写上位机软件,实现显示、设置、存储、控制等功能。 分析模糊控制和PID控制原理,针对呼吸机系统特性,提出模糊PID控制方案。根据PID动态响应特性和呼吸机系统自身特性,设计模糊控制器,利用MATLAB软件模糊控制工具箱仿真并输出控制算法。利用模糊控制器输出,根据系统E(偏差)和EC(偏差变化率)值实时调整PID参数,实现呼吸机压力的模糊PID控制。 在实验平台上,选取三个不同的压力段,分别利用传统的PID控制和模糊PID控制,分析两种方法控制下的超调量、控制误差、控制时间和控制稳定性。结果表明,模糊PID控制比传统的PID控制更能有效的抑制超调、减小控制误差,在控制时间上也有一定的优势,模糊PID控制效果明显优于传统的PID控制。模糊PID控制在不同的压力段控制效果都比较稳定,而传统PID控制在不同压力段控制效果相差较大,模糊PID控制鲁棒性好于传统PID。……   
[关键词]:呼吸机;模糊控制;模糊PID;压力控制
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:南京医科大学2010年