慢性阻塞性肺疾病(Chronic Obstructive Pulmonary Disease,COPD)是一种具备呼吸气流受限特征的慢性呼吸系统疾病,由于患病人数多,病死率高,社会经济负担重,已成为当今公共卫生领域的一个重要研究课题。目前,使用无创呼吸机进行正压通气治疗是已知的,治疗COPD的有效方法之一。无刷直流电机控制系统是无创呼吸机的动力执行部件,也是关键、核心部件,其性能直接决定了无创呼吸机的动态特性、控制精度、舒适度以及噪音等关键技术指标,对无创呼吸机的性能、结构布局和制造成本都具有决定性的影响。本文的目的是为无创呼吸机设计一种高性能,低成本的无刷直流电机控制系统,系统选用ARM微处理器为主控芯片,结合闭环控制原理,以电机带动鼓风机输出的风压作为系统反馈,设计了模糊PID切换控制器,并根据呼吸机软件产品线的需求,设计了电机控制系统构件,以实现无创呼吸机的构件化开发。本文完成了以下工作:(1)介绍了无刷直流电机的运行原理,推导了主要理论公式并建立了无刷直流电机的数学模型。根据电机控制系统需求,确定了以压力数据和电流数据为反馈的压力、电流模糊双闭环PID切换控制方案,提出了系统的性能指标,论证了控制策略,分析了控制方法以及控制技术。(2)基于ATMEL公司的ARM芯片作为控制核心——AT91SAM9G45,结合IR公司的IR2181驱动芯片,功率MOSFET管——IRF540N和霍尼韦尔公司的高精度数字压力传感器,进行了无刷直流电机控制系统的硬件设计。(3)详细设计了模糊控制器和双闭环PID控制器。说明了 AT91SAM9G45芯片外围模块的配置方法,并给出了软件设计过程中关键算法的流程图。(4)设计了适合呼吸机产品线开发的电机控制系统软件构件和硬件构件,介绍了构件的基本元素,并深入地研究构件的可变性。(5)对无刷直流电机控制系统进行了单元测试以及应用在呼吸系统后的集成测试,分析了测试数据并给出了结论。应用结果表明,本文设计的无刷直流电机控制系统具有输出风压精度高、超调小、响应速度快、负载影响小,达到了性能指标的要求,并已应用于呼吸机系统中。