在医疗实践中，呼吸机担负着为呼吸困难和不能自主呼吸的病人提供重要的生命支持。由于呼吸机具有这一独特的功能，因此在向病人提供安全、准确的气体输送过程中，其控制工程起着关键性作用。在呼吸机设计过程中，为了实现控制系统的稳定性和可靠性，建立一个基于系统物理特征的高精度参考模型，是一项必不可少的工作。 在呼吸机仿真技术中，通过集总参数模型对人工机械通气过程进行研究，是近年来该领域研究的热点。由于采用非线性集总参数RC电路模型对呼吸机和呼吸系统进行仿真，具有形式简单，易于分析和仿真精度高等特点，因此得到了广泛的应用和研究。 本文从工程技术人员的角度出发，通过对已往工程专家在呼吸机建模技术上取得的成果进行分析比较，在自主研究的基础上提出了一套切实可行的、有自己特色的非线性集总参数呼吸机系统仿真模型。 为了便于建模分析，本文首先对呼吸机和肺的仿真原理进行全面深入的阐述，然后分别对肺和呼吸机的主要构件进行数学描述。在此，针对已往模型中存在的两大问题，提出了自己的解决方案：一是在肺的顺应性处理上，本文根据肺部压力—容量(P—V)关系函数，推导出了肺的顺应性动态关系式，从而克服了前人使用常数或插值法获得肺的顺应性所带来的局限性，增加了模型的适用范围；二是在气流阻力元件的处理上，首次提出对气流阻力元件采用按流量区分原则进行建模的思想，从而确保了模型的精度和可信度。 根据理论与实际相结合的原则，本文针对仿真对象的特点，依据呼吸机仿真基本原理，采取了循序渐进的策略，按照从简单到复杂的层次逐级构建模型。本文模型的特点在于：每一个模型都有着临床实际应用背景；模型之间存在着前后继承关系。构建的模型主要包括(1)自主呼吸健康肺的RC模型；(2)呼吸机支持的病人肺RRCC模型；(3)以及气体泄漏模型。这三类模型基本上涵盖了临床应用中通常所遇到的情况。由于模型在结构上采取了逐级演进的构建方式，通过参数设置，即可实现基于不同治疗环境和病人条件下的系统仿真。 最后，本文在MATLAB6.5/SIMULINK5.0环境中对模型进行了动态仿真，并使用文献提供的实测数据，对模型进行了验证。仿真结果表明，本文提出的非线性集总参数模型能有效的捕捉呼吸机系统的动态特征，其总体上要优于线性集总参数模型。