双水平呼吸机是一种辅助人体呼吸的设备,对睡眠呼吸暂停综合征和慢性阻塞性肺病有良好的治疗效果。本文针对双水平呼吸机家庭使用场景下的功能要求,对双水平呼吸机的控制策略进行了研究,并完成了相关软件设计和测试,对打破国外同类产品的垄断,提升国产产品竞争力有重要意义。本文基于实验室的呼吸机硬件平台,以实现精确的压力控制和舒适准确的人机同步效果为目标,完成了双水平呼吸机控制策略的设计,包括压力控制算法的设计和关键检测算法设计。完成软件设计后,实现了呼吸同步和压力切换功能,呼吸事件检测与通气调节功能,呼吸参数计算功能等双水平呼吸机的核心功能。首先,通过阅读相关文献图书和研究同类产品,了解了双水平呼吸机的治疗原理和通气模式,根据相关标准明确了双水平呼吸机的各项性能指标和功能要求。对国产产品较为落后的压力控制和检测技术展开研究。针对呼吸机的双水平工作模式的特点,为了提高用户使用的舒适度,本文创新性地提出了基于呼吸状态切换的模糊-PID双模控制算法。通过对呼吸机硬件结构的分析,以及相关文献的阅读,发现被控系统难以建立精确的数学模型,其特性与用户的呼吸状态相关。为了解决PID控制算法在双水平模式压力切换时出现的稳定性与调节速度的矛盾,本文设计了在压力上升阶段使用模糊控制算法,在压力平稳阶段使用PID控制算法的双模控制器,满足了压力调节快速性与准确性的要求,还可调节压力变化的速度,满足舒适度的要求。通过MATLAB设计了模糊-PID控制器,使用系统的近似模型进行仿真,说明了该控制器的有效性。本文对双水平呼吸机的关键检测算法进行了研究,根据患者呼吸时的气道流量变化规律,设计了呼吸触发算法、呼吸事件检测算法和通气调节算法。针对传统的流量阈值触发算法容易受漏气影响的缺点,本文提出了一种基于流量和流量变化率的触发算法,具有较强的抗漏气干扰能力。针对呼吸事件,本文提出了基于流量值波动的呼吸暂停检测算法和基于潮气量的低通气检测算法。此外,本文设计了两种通气模式下的通气调节方法。本文根据设计完成的算法,基于μC/OS-II系统进行了多任务的软件设计,完成了数据处理任务、压力控制任务、呼吸状态切换任务和呼吸事件检测与处理任务的编写。设计了呼吸状态有限状态机,实现了呼吸状态的检测和切换,呼吸参数的检测和呼吸事件的检测与处理等功能,达到了良好的人机同步效果。最后,本文对呼吸机的压力控制效果、呼吸事件检测功能和呼吸参数精度进行了测试。测试结果表明,该呼吸机的压力控制效果达到了预定水平,能够准确检测到呼吸暂停和低通气事件,其呼吸参数计算误差较小,符合相关标准要求,达到了预期的设计目标。