全球心衰患者的数量正在逐年攀升,心脏移植仍然是治疗晚期心衰的最佳方案但心脏供体严重匮乏,促进了机械循环支持装置在临床中的应用和发展。针对长期的连续恒流泵缺乏生理性、会带来并发症、影响患者的生命健康的问题,本文围绕如何实现和增强血流脉动性以及提升左心室辅助装置的生理性展开研究。第一,建立了心血管耦合系统血流动力学模型。鉴于现有的研究很少见在心血管系统模型中纳入压力反射调节,且加入反射模型的则仅改变心室特性或体循环血管阻力参数模拟心衰。本论文研究的由心血管集中参数模型和压力反射模型能够再现正常状态和心衰状态的血流动力学特性,数值仿真验证了模型的准确性。在此基础上,与CFLVAD模型耦合,用于模拟离心式泵或轴流式泵不同支持程度下的血流动力学特性,为CFLVAD脉动变速和生理控制提供数值模拟实验平台。第二,研究了 CFLVAD多种脉动变速控制方式并通过心血管耦合模型研究了对脉动性以及对心室卸载和血流动力学特性的影响。对三种不同波形:方波、正弦波及三角波作为变速控制源时进行了研究,并对每种波形下的振幅、频率、相位进行变化调制多种不同的变速控制方式在所建立的心血管耦合系统血流动力学模型仿真平台进行了仿真实验。本文还分别进行了频率与自然心脏的心率相同（称为同步调制）,与自然心脏的心率不同（为异步调制）两种控制方式研究。结果表明:方波脉动变速控制对提高血流的脉动性更有优势。增加振幅使脉动变速控制有效提升血流的脉动性,过度提高振幅会出现泵返流现象。同步和异步脉动变速控制均能增强血流脉动性,并能够进行一定程度的心室卸载。异步控制下,50%的脉动占空比能最大程度的提高血流的脉动性,低频时更容易增强血流脉动性。同步脉动变速控制提供的血流动力学更具生理性。同步同搏控制利于提升血流脉动性,同步反搏控制利于心室卸载。为实现较理想的脉动提供了理论基础。第三,研制了脉动变速控制器,搭建了体外循环模拟实验台,实现了调制频率为30 bpm下脉压达到56 mmHg的高脉动流。并且实验验证了调制频率和调制振幅对血流脉动性的影响等理论研究的正确性。调制频率越低越利于提升血流的脉动性;振幅越大越利于提升血流的脉动性。但是实际的最大振幅会受到调制频率的限制。第四,设计了一种多目标生理控制系统,通过模型估计可得到生理反馈变量,避免植入传感器后产生的不稳定和不安全问题。提出一种分级控制策略,解决抽吸预防控制、返流预防控制及自适应调整血流脉动性多目标之间的冲突控制问题。仿真实验表明,多目标生理控制能够适应任何心室负荷的变化,在保证无心室抽吸和泵返流不良事件发生的情况下,能够自适应调整泵流量为病损的心血管系统提供充足的生理灌注以及增强血流的脉动性,该系统提升了 CFLVAD的生理性。本文所建立的心血管耦合系统血流动力学模型,为CFLVAD脉动变速和生理控制提供了数值模拟实验平台。在这个平台上进行的多种条件下、多种脉动变速控制方式的研究为实现脉动控制奠定了理论基础。研制的脉动变速控制器和体外循环模拟实验台实现了比较理想的血流脉动性。应用分级控制策略的多目标生理控制系统进一步提升了 CFLVAD的生理性。