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睡眠呼吸机的模糊PID控制系统研究

苏东风  
【摘要】:阻塞性睡眠呼吸暂停综合症是严重影响人类睡眠和身体健康的疾病,利用睡眠呼吸机对之进行治疗是首选方法。本文针对治疗阻塞性睡眠呼吸暂停综合症的睡眠呼吸机的结构原理以及控制系统进行了分析和研究,提出了将模糊PID控制应用于睡眠呼吸机自动控制系统方面的设想。尝试结合模糊PID控制理论和单片机技术设计了睡眠呼吸机的控制系统。 根据睡眠呼吸机实际情况,确定了模糊自调整PID控制器方案。根据专家经验设计了呼吸机的模糊PID控制器,并利用MATLAB软件的FuzzyTools工具箱建立了模糊推理器。 针对模糊PID控制器,进行了控制系统的软硬件设计。在硬件方面主要对输入通道、单片机接口电路、输出通道、抗干扰进行了设计。在软件方面进行了数据采样模块、数字滤波模块、模糊PID控制模块、控制量输出模块、抗干扰模块的设计。 对模糊PID控制系统进行了仿真试验及进行了系统响应性能分析,并与常规PID控制仿真结果进行对比,结果表明模糊PID控制在超调量和调节时间上都比较小。另外模糊PID控制系统的动态特性比较好,鲁棒性较好。


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