本發(fā)明屬于醫(yī)療隔離設(shè)施，具體是一種負(fù)壓隔離裝置的控制方法。

背景技術(shù)：

1、負(fù)壓隔離裝置是一種將傳染病患者或疑似患者與外界隔離的裝置，能有效避免交叉感染以及疾病傳播，用于患者的隔離和轉(zhuǎn)移。要實(shí)現(xiàn)負(fù)壓隔離裝置的穩(wěn)定運(yùn)行，則需要外界環(huán)境與裝置內(nèi)部之間保持穩(wěn)定的氣壓差值。而在負(fù)壓隔離裝置使用過程中，常常受到復(fù)雜環(huán)境的影響，如碰撞、顛簸等，氣壓差值不易保持穩(wěn)定，且受到擾動后氣壓差值變化較大，無法快速恢復(fù)至設(shè)定的閾值范圍內(nèi)，導(dǎo)致控制系統(tǒng)的響應(yīng)速度慢、抗干擾性差，進(jìn)而使裝置無法適應(yīng)復(fù)雜多變的工作環(huán)境。

2、針對上述問題，本發(fā)明提出一種負(fù)壓隔離裝置的控制方法，可精準(zhǔn)快速調(diào)節(jié)氣壓差值，提高了控制系統(tǒng)的響應(yīng)能力和魯棒性，使裝置能夠適應(yīng)復(fù)雜多變的工作環(huán)境。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明擬解決的技術(shù)問題是，提出一種負(fù)壓隔離裝置的控制方法。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：

3、一種負(fù)壓隔離裝置的控制方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

4、第一步：建立控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，表示為：

5、

6、式中，δp為氣壓差值，p1為大氣壓強(qiáng)，p2為裝置內(nèi)部壓強(qiáng)，為氣壓差值的瞬時變化速率，q2是出氣口流量，v為裝置體積，s2為進(jìn)氣口面積，γ是修正系數(shù)，ρ是氣體密度，r為氣體常數(shù)，t為絕對溫度；

7、第二步：建立系統(tǒng)的控制模型，表示為：

8、

9、式中，g(s)是控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，a1、a2、b1和b2均為常數(shù)，s是拉普拉斯算子；

10、第三步：根據(jù)系統(tǒng)的控制模型構(gòu)建pid控制器，采用模糊rbf神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)調(diào)節(jié)pid參數(shù)；

11、模糊rbf神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入量包括氣壓差值偏差和氣壓差值偏差變化率，輸出量包括比例系數(shù)kp、積分系數(shù)ki和微分系數(shù)kd；根據(jù)模糊rbf神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸出量對pid控制器的參數(shù)進(jìn)行實(shí)時調(diào)節(jié)，并通過pid控制器控制位于負(fù)壓隔離裝置出氣口處的風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速；

12、其中，氣壓差值偏差為當(dāng)前時刻的氣壓差值與目標(biāo)氣壓差值之差，當(dāng)前時刻的氣壓差值根據(jù)控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型計(jì)算得到。

13、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

14、1、對負(fù)壓隔離裝置的進(jìn)氣口和出氣口流量特性進(jìn)行分析，建立了控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，提出了氣壓差值的理論計(jì)算公式。

15、2、采用模糊控制與rbf神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的方式實(shí)時調(diào)節(jié)pid參數(shù)，使pid控制器能夠快速精準(zhǔn)地調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，從而使氣壓差值能夠快速準(zhǔn)確地恢復(fù)至設(shè)定的閾值范圍內(nèi)，提高了控制系統(tǒng)的響應(yīng)速度和抗干擾性，使負(fù)壓隔離裝置能夠適應(yīng)復(fù)雜多變的工作環(huán)境。

技術(shù)特征：

1.一種負(fù)壓隔離裝置的控制方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的負(fù)壓隔離裝置的控制方法，其特征在于，所述出氣口流量滿足下式：

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的負(fù)壓隔離裝置的控制方法，其特征在于，所述模糊rbf神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)包括輸入層、模糊化層、模糊推理層和輸出層，輸入層包含兩個節(jié)點(diǎn)，輸入層的輸出表示為：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種負(fù)壓隔離裝置的控制方法，屬于醫(yī)療隔離設(shè)施技術(shù)領(lǐng)域。首先，對裝置的進(jìn)氣口和出氣口流量特性進(jìn)行分析，建立控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，根據(jù)數(shù)學(xué)模型計(jì)算各時刻裝置內(nèi)部與外界環(huán)境之間的氣壓差值；然后，建立系統(tǒng)的控制模型；最后，根據(jù)系統(tǒng)的控制模型構(gòu)建PID控制器，采用模糊RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)調(diào)節(jié)PID參數(shù)；模糊RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入量包括氣壓差值偏差和氣壓差值偏差變化率，輸出量包括比例系數(shù)、積分系數(shù)和微分系數(shù)；根據(jù)模糊RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸出量對PID控制器的參數(shù)進(jìn)行實(shí)時調(diào)節(jié)，并通過PID控制器控制位于負(fù)壓隔離裝置出氣口處的風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。該方法能夠快速精準(zhǔn)地調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，使氣壓差值能夠快速準(zhǔn)確地恢復(fù)至設(shè)定的閾值范圍內(nèi)，提高了控制系統(tǒng)的響應(yīng)速度和抗干擾性，使裝置能夠適應(yīng)復(fù)雜多變的工作環(huán)境。

技術(shù)研發(fā)人員：耿躍華,劉富龍
受保護(hù)的技術(shù)使用者：河北工業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19