“基于模型的设计与Simulink的设计使我们能够金宝app通过早日核查降低成本和项目风险，缩短了IEC 62304认证系统上市的时间，并提供首次右的高质量生产代码。”
迈克尔施瓦茨，ITK工程
无传感器无刷直流（BLDC）电机非常适合用于牙科钻头。它们的磨损比拉丝电机更少，更可靠，更安静，更易于维护和灭菌。与具有传感器的BLDC电机相比，无传感器BLDC电机不太昂贵，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发展。
ITK Engineering通过使用基于模型的设计来开发和实现符合IEC 62304医疗设备软件标准的无刷直流电机控制器，从而节省了时间和精力。
“使用Simulink的模型设计使我们能够设计和优金宝app化控制器，即使在电机硬件可用于测试之前，然后在我们有电机后为控制器生成生产代码，”医疗控制高级工程师Michael Schwarz博士说System AT K.“如果我们手工编写代码，则无法完成此项目。”
牙钻马达转速高达40000转/分。这种电机的磁场定向控制算法需要在宽转速范围内获得转子位置的精确信息。在无传感器电机中，转子位置必须由转子磁体产生的电磁感应引起的定子电流的变化来推断。ITK的工程师需要设计和优化一个转子位置估计器，以及一个复杂的串级控制牙钻电机，这将符合IEC 62304标准的医疗设备软件。
当项目开始时，原型电机无法使用。为了满足客户的项目截止日期，ITK必须与电机硬件并联开发控制器软件。ITK工程师需要创建一个精确的电机模型，并开发一个使用此模型的控制器。一旦电机可用，他们需要在嵌入式处理器上快速实施和测试其控制软件。
ITK工程师通过基于模型的设计，设计、优化、实现和测试了无传感器无刷直流电机控制器。
从数据表工作，为其客户提供的现有电机和信息，工程师在Simulink中建模了BLDC电机，包括其电气和机械组件金宝app®．
他们在Simulink中开发了一个控制器模型，并使用了statflow金宝app®模拟启动、关机和错误模式，以及用户可选择的操作模式。
该团队对被控对象模型和初始控制器模型进行了闭环仿真，初始控制器模型依赖于被控对象模型提供的转子位置信号。
为了开发转子位置估计器，该团队使用Symbolic Math Toolbox™来求解代数方程，然后对估计器进行优化，直到其结果与电厂模型的实际转子位置信号匹配。
通过使用fixed -point Designer™的自动缩放和数据类型覆盖功能，工程师将他们的浮点控制器设计转换为固定点。他们重新进行模拟以验证定点模型。
该团队开发了Matlab®执行单个模型组件的批量单元测试的脚本。它们使用Simulink Coverage™为这些测试产生了模型覆盖率报告。金宝app
该团队使用嵌入式编码器从其控制器模型中生成了超过5000行的C代码®．他们编制了一个手臂的代码®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，改善了模型和重新生成代码，以优化性能。
ITK将控制器和工厂的Sim金宝appulink模型与生成的生产代码一起提供给客户端。控制器和无传感器BLDC电机目前在牙科钻机中串联生产。
开发时间减半．Schwarz说:“我们在大约四个月的时间内完成了控制器开发。“如果没有基于模型的设计，我们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，并测试更多原型。”
早期发现的硬件问题．“我们的工厂模型精确反映了电机行为，使我们能够验证我们的控制器和早期的硬件，”ITK系统工程师亚历山大·雷斯说。“我们快速确定了第一个硬件原型上错误的根本原因：在硬件上测量的结果与我们验证的Simulink模型产生的结果不匹配。”金宝app
合同赢得，客户信心成立．“我们的客户想立即开始工作。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Simuli金宝appnk模型和模拟，他们现在用这些模型来增强自己的能力。”
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