免费论文：模糊自适应PID在呼吸机控制中的应用

呼吸机是医院最重要的医疗仪器之一，是病人抢救、急救和长期治疗必不缺少的医疗设备。然而，我国呼吸机研制起步较晚，多项技术远远落后于发达国家。呼吸机控制技术是呼吸机研发中的核心技术，它的优劣关系到病人通气治疗的安全性，舒适性及可靠性。目前，PID控制器由于其结构简单，计算量少，实时性好等优点而被广泛应用于呼吸机中，然而在长期的机械通气过程中，会发生吸气压力震荡、过高、过低，呼气压力不稳的情况出现。为了解决这个问题，模糊控制、自适应模型控制与模糊神经网络控制等都在呼吸机控制中均有过尝试，但由于其高成本，设计困难，所以没能推广成功。因此，研究呼吸机控制应用技术对于改善机械通气效果具有重要的意义。 本文从控制的角度出发，在课题组已经取得的一套呼吸机吸气阀呼气阀控制策略的基础上，建立了呼吸机吸气压力控制模型和呼吸机呼气压力控制模型，构建了相应的控制系统，提出了将模糊自适应PID应用到呼吸机控制中来，利用计算机仿真技术和实验平台分别进行了仿真实验和测试试验，从理论和实际应用两方面进行了验证。 本文主要工作如下： (1) 根据呼吸机工作原理，利用解析法，建立了呼吸机通气吸气相吸气压力控制模型和呼气相呼气压力控制模型，构建了相应的控制系统； (2) 提出了将模糊自适应PID控制器应用到呼吸机控制系统中，并且设计了适合呼吸机的模糊自适应PID控制器； (3) 利用Matlab/Simulink在通常、加干扰和变参数三种情况下对所构建控制系统进行仿真，计算控制性能指标分析控制系统性能，从主观和客观评价所设计控制器的优劣； (4) 利用呼吸机测控平台，在其下位机软件中实现了吸气压力和呼气压力控制的模糊自适应PID模块，并利用夹板肺进行了测试试验，初步证明了所设计的模糊自适应PID控制算法的优势。 本文设计了一种呼吸机模糊自适应PID控制器，并且利用计算机仿真技术和实验平台进行验证，证明该控制器具有响应速度快，超调小，并且自适应性强等特点，能够改善机械通气的可靠性，安全性和舒适性。

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