换一批基于无模型自适应控制的心肺复苏胸外按压系统设计与验证
Model-free adaptive control for CPR chest compression:system design and experimental validation
摘要针对传统心肺复苏(CPR)设备仅采用固定按压深度、缺乏智能闭环调控的问题,提出了一种基于紧格式动态线性化无模型自适应控制(CFDL-MFAC)的胸外按压深度调节方法.首先,搭建了融合直流伺服电机、滚珠丝杠及传感器的心肺复苏胸外按压实验平台,完成了对按压深度和频率等关键参数的精准控制与实时采集工作;然后,基于血流动力学原理和电学类比方法,建立了以冠脉灌注压(CPP)为反馈量的人体血液循环仿真模型,并分析了不同按压条件下的CPP响应特性;最后,为克服患者个体差异及环境干扰带来的不确定性,创新性地引入了紧格式动态线性化方法,利用伪偏导数在线估计器形成了基于紧格式动态线性化的无模型自适应控制算法,该算法无需依赖胸廓刚度等先验生理参数,仅根据CPP误差即可实现按压深度的自适应优化.研究结果表明:与传统PID控制算法相比,CFDL-MFAC在响应速度、稳定性和超调控制等方面均表现出显著优势,超调量降低了 15.54%,调节步数由7 步减少至3 步,有效缩短了调节时间并减小了振荡幅度,验证了该算法的有效性和优越性.该研究为实现个性化、智能化心肺复苏按压提供了理论依据和实验支持.
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关键词
胸科器械心肺复苏胸外按压冠脉灌注压闭环控制无模型自适应控制血流动力学thoracic apparatuscardiopulmonary resuscitation(CPR)chest compressioncoronary perfusion pressure(CPP)closed-loop controlmodel-free adaptive control(MFAC)hemodynamics
栏目名称
DOI
10.3969/j.issn.1001-4551.2025.08.016
发布时间
2025-09-15（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）
基金项目
国家重点研发计划（2022YFC2401903）
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