“基于模型的Simulink设计使我们能够通过早期金宝app验证降低成本和项目风险，缩短IEC 62304认证系统的上市时间，并交付第一次正确的高质量产品代码。”
Michael Schwarz, ITK Engineering
无传感器无刷直流(BLDC)电机非常适合用于牙科钻头。它们比有刷电机更少磨损，更可靠，更安静，更容易维护和消毒。与带传感器的无刷直流电动机相比，无传感器的无刷直流电动机价格更低，结构更紧凑。然而，无传感器控制所需的复杂算法需要更多的工程努力来开发。
ITK Engineering通过使用基于模型的设计来开发和实施符合IEC 62304医疗器械软件标准的无刷直流电机控制器，从而节省了时间和精力。
ITK医疗控制系统高级工程师Michael Sch金宝appwarz博士说:“使用Simulink的基于模型的设计使我们能够设计和优化控制器，甚至在电机硬件用于测试之前，然后一旦我们有了电机，就为控制器生成生产代码。”“如果我们手工编写代码，就不可能按时完成这个项目。”
牙钻电机以高达40000 RPM的速度运行。此类电机的磁场定向控制算法需要关于宽速度范围内转子位置的精确信息。在无传感器电机中，转子位置必须从转子磁铁电磁感应引起的定子电流变化中推断出来。ITK工程师需要设计和优化转子位置估计器，以及符合IEC 62304医疗设备软件标准的牙钻电机精密串级控制。
当这个项目开始时，还没有一台原型电机。为了满足客户的项目期限，ITK必须同时开发控制器软件和电机硬件。ITK的工程师需要创建一个精确的电机模型，并开发一个与该模型一起工作的控制器。一旦电机可用，他们需要在嵌入式处理器上快速实现和测试他们的控制软件。
ITK工程师采用基于模型的设计，设计、优化、实施并测试了无传感器无刷直流电机控制器。
根据现有电机的数据表和客户提供的信息，工程师在Simulink中建模无刷直流电机，包括其电气和机械部件金宝app®．
他们在Simulink中开发了一个控制器模型，并使用了statflow金宝app®对启动、关闭和错误模式以及用户可选择的操作模式进行建模。
该团队根据电厂模型提供的转子位置信号，对电厂模型和初始控制器模型进行闭环仿真。
为了开发转子位置估计器，团队使用了符号数学工具箱™ 求解代数方程，然后改进估计器，直到其结果与电厂模型的实际转子位置信号匹配。
使用定点设计器的自动缩放和数据类型覆盖功能™, 工程师们将他们的浮点控制器设计转换为定点控制器。他们重新进行模拟以验证定点模型。
团队开发了MATLAB®执行单个模型组件的批处理单元测试的脚本。他们使用Simulink coverage™为这些测试生成了模型覆盖率报告。金宝app
该团队使用Embedded Coder从他们的控制器模型生成了5000多行C代码®．他们编译了ARM的代码®皮质®-带有Keil编译器的M3处理器。
工程师在原型板和电机上测试了控制器，改进了模型并多次重新生成代码以优化性能。
ITK向其客户提供了控制器和金宝app工厂的Simulink模型，以及生成的产品代码。该控制器和无传感器无刷直流电动机目前已在牙钻中批量生产。
开发时间减半“我们在大约四个月内完成了控制器的开发，”Schwarz说，“如果没有基于模型的设计，它将花费至少两倍的时间，因为我们将不得不等待硬件，手工编写代码，并测试更多的原型。”
及早发现硬件问题．ITK的系统工程师Alexander Reiss说:“我们的工厂模型准确地反映了运动行为，这使我们能够在开发早期验证我们的控制器和硬件。“我们很快就在第一个硬件原型上发现了一个错误的根本原因:在硬件上测量的结果与我们经过验证的Simulink模型产生的结果不匹配。”金宝app
赢得合同，建立客户信心“我们的客户希望立即开始工作。基于模型的设计帮助我们获得了合同，因为它使我们能够在硬件可用之前开始开发，”Reiss说。“基于模型的设计也增加了客户对我们工作的信心；我们分享了我们的Simulink模型和仿真，他们现在使用这些模型和仿真来进行自己的增强。”金宝app
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