瓣膜泵是一种轴流型人工心脏,用于左心室辅助,植入在主动脉位置,由于不需要额外的解剖空间,可减少手术中旁路导致的血栓风险。作为瓣膜泵的重要组成部分,驱动控制系统用于产生符合生理要求的血流,直接影响瓣膜泵的性能和临床应用。其中,搏动型控制不仅能模仿自然心脏节律跳动,还有利于对人体主要器官的血液微循环灌注。为了实现瓣膜泵的搏动流控制,本文设计了瓣膜泵永磁直流无刷电机和驱动控制系统,并对驱动控制系统进行了仿真和实验研究。　　 瓣膜泵采用了机械特性和调节特性良好、调速范围宽的永磁直流电机。为了满足瓣膜泵的特殊要求,本文从最大效率点出发,推导电机的各项机械特性参数,并以此为基础,对人工心脏瓣膜泵和运行参数实现优化设计,以满足搏动流驱动的需要。电机主要参数为:额定输出功率1W,额定转速8000r/min,电机的外径为31mm。　　 基于无刷直流电机的数学模型的分析,建立了基于Matlab/Simulink的直流无刷电机的仿真模型,并对传统PID和模糊PID控制器进行了对比研究。结果分析表明,电机搏动旋转时,模糊PID控制算法具有较强的鲁棒性和较快的响应速度。依据模糊PID控制算法,本文提出了一种能够模拟自然心脏搏动周期泵血的控制策略:按照自然心脏泵血的流量波形曲线,给定速率信号以控制瓣膜泵转速,从而产生搏动流,周期为0.8s,转速范围为8000r/min～4000r/min。　　 在控制方法策略确定的基础上,本文设计了基于数字信号处理器TMS320F2812和专用驱动芯片ML4425无位置传感器的瓣膜泵新型数字控制系统,重点设计并优化了ML4425的外围器件的参数,软件系统采用了模块化思想进行设计,整个系统软件由主程序和中断服务程序等组成,完成芯片初始化,A/D转换,位置信号捕获,PWM信号产生等。　　 最后,建立了血泵模拟循环试验平台,对瓣膜泵进行博动流实验,实验结果表明,电机最高转速为8023r/min时,对应血流量达到4.79L/min;电机最低转速为4250r/min,对应血流量为2.42L/min。在这个速度范围内,控制较为稳定,并验证了永磁无刷电机的控制系统能够实现瓣膜泵的搏动流控制。