主动脉内血泵的全程滑模控制器设计

目的为消除传统滑膜算法固有的抖震现象对控制器及被控对象的影响,使主动脉内血泵准确地响应人体的生理需求,本文设计了基于全程滑膜算法(global sliding mode controller,GSMC)的主动脉内血泵控制器。方法采用动态干扰补偿算法来估算主动脉内血泵控制系统的不确定性,并利用计算机仿真实验和体外循环实验来验证控制系统的动态特性和稳定性。结果由于通过动态干扰补偿算法估算系统不确定性,消除了滑膜算法固有的抖震现象。当系统设定流率为5 L/min时,系统的响应时间为80 ms,并且不存在超调和稳态误差。当控制器的负载转矩增加到0.4 N.m时,控制器的响应时间为25 ms。当输入一个搏动的流量信号作为控制系统的设定流率时,其动态响应时间为80 ms,流速最大误差为0.03 L/min。在体外循环实验中,由于实验中转速信号和流速信号的反馈频率低于理想情况,所以控制器的效果相比于计算机模拟有所下降。实验结果显示,当设定流率为5 L/min时,该控制器的响应时间是0.26 s,流率的误差为0.1 L/min。结论本文提出的控制器可以根据参考流量的要求准确地调节主动脉内血泵,并且对于系统的干扰和不确定性有良好的鲁棒性。由于动态干扰补偿算法的应用,算法的输出不存在抖震现象。

Design of a global sliding mode controller for intra-aorta pump

Objective To design a global sliding mode control algorithm for the purpose of eliminating the chattering effect in conventional sliding mode control algorithm on both the controller and controlled plant from the conventional sliding mode control algorithm and regulating the intra-aorta pump in response to the demand of blood circulation system in human.Methods A dynamic disturbance compensator was used to estimate the uncertainty of the intra-aorta pump control system.Computer simulations and in vitro expe...