论文部分内容阅读
随着人们生活水平的提高,阻塞性睡眠呼吸暂停综合征在临床上越来越常见,患者多为男性肥胖者,此病发病率高,严重影响患者生活质量和寿命。呼吸机是治疗此病最有效的方法,因此,研制性能良好成本低的呼吸机具有很好的现实意义。电机控制系统是呼吸机的一个重要的组成部分。本文论述了一种以无位置传感器无刷直流电机专用驱动芯片ML4425作为主控芯片、微处理器AT91M5580辅助调速控制的无位置传感器无刷直流电机控制系统,以及一种呼吸机驱动程序的源码构件模型。本文首先介绍了无刷直流电机及其控制技术以及嵌入式构件技术的发展与现状,在比较了当前主流的无刷直流电机控制器并结合便携式呼吸机的具体要求之后,选用了专用集成电路控制器ML4425作为无刷直流电机的驱动器。然后分析了无刷直流电机的结构与工作原理,给出了常用的无刷直流电机数学模型,详细阐述了无刷直流电机的运行特性。之后,深入分析了ML4425所采用的无位置传感器无刷直流电机的控制方法-“反电势法”的原理。本控制系统硬件电路主要由线性稳压电路、ML4425外围电路、三相功率桥驱动电路和保护电路四部分组成。其中ML4425外围电路和三相功率桥驱动电路是控制系统硬件电路的核心部分,这两部分电路实现了电机的起动、转子位置判断、速度控制、电流换向控制、制动以及限流保护等功能。文中详细介绍了各电路的设计和重要元器件及其参数的选择。然后结合硬件调试过程中碰到的问题,总结了ML4425的一些调试技巧。在软件设计上,结合呼吸机对调速控制的要求,调速控制采用变速积分PID算法以达到平稳调速的目的。文中详细介绍了软件各个子程序的设计思路。为了实现后续呼吸机采用构件的方法进行开发,探讨了呼吸机的驱动构件问题,研究了一种呼吸机驱动构件模型,给出了模型的定义、逻辑模式以及三种运算,并利用该模型实现了电机驱动构件。最后,在对硬件部分和软件部分进行调试后,对控制系统进行了联机实验,通过实验波形和数据,检验了控制系统的工作性能,达到了设计的要求。