一种BLDC呼吸机的PID算法控制系统的制作方法

本发明涉及pid算法控制，尤其涉及一种bldc呼吸机的pid算法控制系统。

背景技术：

1、呼吸机作为一项能人工替代自主通气功能的有效手段，被广泛应用于现代临床医学，适用于医疗机构及家庭的呼吸支持设备，能辅助或控制正常的呼吸作用呼吸机的类型很多，呼吸困难、呼吸衰竭、呼吸暂停、需要进行辅助呼吸者都可以根据具体情况考虑使用合适的呼吸机，用于替代或辅助人肺的呼吸功能，可提供较高的氧浓度，增加肺通气性，改善呼吸功能，减轻呼吸运作中呼吸肌需要克服的阻力。

2、定压型呼吸机因能在气道内产生恒定气压辅助病人呼吸，在呼吸机上被广泛采用，但现有的定压型呼吸机的控制系统主要根据输入到电机的目标转速来恒速的实现定压驱动的效果，不具有根据呼吸压力进行对马达的驱动转速影响进行反馈马达转速的效果，这使得实际的马达转速与预定的马达转速之间存在差异，会影响呼吸时辅助呼吸的力度，使得患者很不舒服，为此现提出一种bldc呼吸机的pid算法控制系统。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决现有的定压型呼吸机的控制系统主要根据输入到电机的目标转速来恒速的实现定压驱动的效果，不具有根据呼吸压力进行对马达的驱动转速影响进行反馈马达转速的效果的问题，而提出的一种bldc呼吸机的pid算法控制系统。

2、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

3、一种bldc呼吸机的pid算法控制系统，包括控制方法和电路单元；

4、所述控制方法包括以下步骤：

5、s1、根据目标转速输入的输入电压经过分压后输入到控制芯片单片机中，经控制芯片单片机的adc数据寄存器进行取样，得到取样预定数据；

6、s2、控制芯片单片机通过内置轨对轨运放组成的运放电路1、运放电路2对三相马达的相电流进行采集放大，并经控制芯片单片机的adc数据寄存器对三相马达的相电流进行取样；

7、s3、运放输出值经foc运算后，获取实际马达转速数值，输入到控制芯片单片机的比较器内，与目标转速进行比较，控制芯片单片机比较后，下达三相马达驱动芯片转速命令；

8、s4、获取实际马达转速数值与目标转速不一致时，重复s3步骤，获取速度闭环控制，直至得到与目标转速一致的马达转速，实时对三相马达进行调整输出；

9、所述电路单元包括控制芯片、运放电路模块、霍尔检测电路和电机驱动模块，所述电机驱动模块由马达驱动芯片和电机驱动电路组成。

10、优选地，所述s3中当马达驱动芯片收到主机下达转速命令后，会根据当前反馈的马达实际转速，进行pid运算，调节三相pwm整流器输出，实现快速响应和速度恒定，实现气道恒压功能。

11、优选地，所述马达三路相线上的取样电阻电压，经过rc滤波电路，进入单片机内部的比较器正相输入引脚，当取样电阻上的电压大于比较器负相电压，立即关闭输出，实现过流保护功能。

12、相比现有技术，本发明的有益效果为：

13、1、本发明采用合泰的马达专用芯片ht32f65230为控制核心，内置两路轨对轨运放电路用于相电流采集放大，经过内部adc数据寄存器转换后进行foc控制算法运算。在一个pwm周期内，采集到的相电流经过foc控制算法运算，估算获得马达的角度和速度，马达角度运算值用于6个功率管的开启导通，速度值进行p id控制算法运算，实现速度闭环控制。

14、2、本发明速度数据经过p id运算后，决定下个周期pwm输出的大小，实现恒转速、快速加减速、速度静差小等功能，产生气道恒定气压，采用foc正弦波控制，有效的降低马达驱动噪声。

技术特征：

1.一种bldc呼吸机的pid算法控制系统，其特征在于，包括控制方法和电路单元；

2.根据权利要求1所述的一种bldc呼吸机的pid算法控制系统，其特征在于，所述s3中当马达驱动芯片收到主机下达转速命令后，会根据当前反馈的马达实际转速，进行pid运算，调节三相pwm整流器输出，实现快速响应和速度恒定，实现气道恒压功能。

3.根据权利要求1所述的一种bldc呼吸机的p id算法控制系统，其特征在于，所述马达三路相线上的取样电阻电压，经过rc滤波电路，进入单片机内部的比较器正相输入引脚，当取样电阻上的电压大于比较器负相电压，立即关闭输出，实现过流保护功能。

技术总结
本发明公开了一种BLDC呼吸机的PID算法控制系统，属于P I D算法控制技术领域，包括控制方法和电路单元，根据目标转速输入的输入电压经过分压后输入到控制芯片单片机中，控制芯片单片机通过内置轨对轨运放组成的运放电路1、运放电路2对三相马达的相电流进行采集放大，并经控制芯片单片机的ADC数据寄存器对三相马达的相电流进行取样。本发明采用合泰的马达专用芯片HT32F65230为控制核心，轨对轨运放电路用于相电流采集放大，内部ADC数据寄存器转换后进行FOC控制算法运算，采集到的相电流经过FOC控制算法运算，估算获得马达的角度和速度，实现速度闭环控制。

技术研发人员：李惠,胡川
受保护的技术使用者：华瑞昇电子（深圳）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16