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行业领域

生物产业,制造业

需求背景

      心力衰竭已成为威胁人类生命健康的严重疾病，人工心脏是治疗心力衰竭的一种重要手段。人工心脏必须需要满足体积小、可靠性高的要求，因此人工心脏中实现泵血功能的驱动装置—血泵电机需要采用无位置传感器控制技术。本文以苏州同心医疗器械有限公司研制的磁悬浮人工心脏样机为研究对象，采用基于无位置传感器的无刷直流电机控制方法设计出样机的驱动系统。

      现在需要针对起动阶段反电动势过小无法准确换相的问题，采用预定位法作为血泵电机的起动方法。除此之外，针对人工心脏血泵电机的反电动势波形接近正弦分布的特征，为消除方波驱动产生的换相转矩脉动，减小噪声，提高效率，本文同时进行了正弦波驱动方式下永磁同步电机无位置传感器控制技术的前期仿真研究。在分析永磁同步电机矢量控制和滑模变结构控制原理的基础上，选用滑模观测器实现永磁同步电机的无位置传感器控制。针对滑模控制中的抖振现象，在滑模观测器中用饱和函数替代开关函数，将反电动势估计值反馈回电流观测器以抑制抖振。Matlab/Simulink 仿真结果验证了滑模观测器估计转速、转子位置的准确性。

需解决的主要技术难题

人工心脏血泵电机无位置传感器控制技术，需要解决的主要技术难题：

1.研究人工心脏的发展背景和概况，针对人工心脏中用到的电机类型，分别概述无刷直流电机和永磁同步电机的无位置传感器控制方法；

2.探究无刷直流电机的工作原理和基于反电动势过零检测法的转子位置检测原理；

3.以微处理器 STM32F103ZET6 为主控芯片，设计出人工心脏血泵电机的驱动系统；

4.在模仿人体血液循环系统的人工心脏测试平台上，对样机进行驱动控制测试。

期望实现的主要技术目标

a.Matlab/Simulink 仿真结果验证滑模观测器估计转速、转子位置的准确性；

b.提供主程序和关键子程序流程图，包括：预定位法自启动、AD 采样中断、根据反电势换相。

需求解析

解析单位：江苏省徐州市 解析时间：2022-10-26

阎恒

江苏创导光电新能源有限公司

研发部部长兼技术经理人

综合评价

通过描述，经过研究检索，在探究无刷直流电机的工作原理和基于反电动势过零检测法的转子位置检测原理，以微处理器 STM32F103ZET6 为主控芯片，设计出人工心脏血泵电机的驱动系统方面，这些技术市面上已经可以达到，可以直接使用现实的技术。其他方面需求通过推荐行业专家来进行解决，对未解决需求方面进行系统摸排和功能掌握，确定其在市场上同类产品中的独特性与性能优化方法，后将所有产品功能特征明显、有别于其他同类产品的功能进行优化、提升。 该需求没有明确企业是想购买需求还是想要合作购买产品，此方面没有明确，我给出的建议是让企业购买专家技术咨询，这样让公司的工作人员结合专家的指示来做比较节省成本，大概需要十万元左右。 最后，该需求要实现的目的还是非常好的，可以有效的节省成本，对比传统工艺技术，提升了质量和性能，带来的各方进步可以促使产品带来更好的升级，进一步增加营收，带来经济税收的进一步发展，有益于社会。

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