用于机械通风的集成气动伺服模块，采用基于自适应递归控制（ADRC）和鲁棒线性系统（RLS）的前馈控制技术

《IEEE Transactions on Industrial Electronics》：Integrated Pneumatic Servo Module for Mechanical Ventilation With ADRC and RLS-Based Feedforward Control

微型化气动伺服模块采用双闭环控制架构，内层应用主动扰动抑制控制实现快速流量跟踪，外层PI控制调节压力精度达±1.5%，结合在线递归最小二乘算法识别呼吸力学参数，并运用模糊控制调节PEEP。实验验证其压力响应上升时间300ms无超调，氧浓度控制误差<5%，在呼吸力学变化下仍保持鲁棒性能，为医疗资源受限地区提供低成本解决方案。

　　

摘要：

本文介绍了一种用于机械通气的微型集成气动伺服模块，该模块采用了混合自适应控制技术。与传统需要三个或更多执行器的呼吸机不同，所提出的设计仅使用两个比例电磁阀即可实现空气与氧气的混合以及压力/流量的调节。控制架构采用双闭环控制方式，内部流量环路采用并联主动干扰抑制控制，外部压力环路采用PI控制。通过在线递归最小二乘法对呼吸力学参数进行识别，以实现自适应前馈补偿。模糊控制被用于调节呼气末正压（PEEP）。实验结果表明：压力跟踪的上升时间为300毫秒，无超调；在30–90%的氧浓度范围内，FiO2的控制精度保持在5%以内；PEEP的控制精度在±1.5%以内；并且该系统在呼吸力学参数变化的情况下仍能保持稳定的性能。这种集成设计在保持临床级性能的同时降低了系统复杂性，为资源有限的医疗环境提供了一种经济高效的解决方案。