分析仪加样机构模糊自适应PID控制方法的研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lanxuexiao
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“全自动化学发光免疫分析仪”是通过检测样本中特异性的抗原或抗体,对人体进行疾病诊断的医学检验分析仪器。三维加样机构作为其重要的一个组成部分,负责微量生物试样和纳米磁珠的吸取、转移和分配,其运动速度、运动的平滑性以及定位精度直接影响仪器工作的速度和检测的精度。由于分析仪在批量化生产过程中,零件的加工误差和装配精度不同导致加样机构的运动环境有所改变,传统PID控制器的同一组参数不具有普遍适用性,需对每台仪器的参数进行整定,费时费力,为此本课题研究一种具有自适应能力的运动控制方法。将模糊控制与传统PID控制相结合的模糊自适应PID控制器能够不依赖被控对象的数学模型,根据被控对象的响应在线调整PID控制器的三个参数使其达到理想的控制效果,既具有模糊控制灵活性高、适应性强的特点,又具有传统PID控制精度高、鲁棒性强的优点,确保实现加样机构的精确运动控制。本文首先分析了加样机构的运动控制指标和要求,选择TMS320F2812作为主控芯片,并基于该主控芯片设计所需的传感器信号采集电路、通信电路、电机驱动电路等,构成加样机构的闭环运动控制系统,为后续运动控制方法的研究搭建平台。然后,设计基于模糊自适应PID的运动控制器,确定模糊控制器的输入量和输出量的模糊论域,总结PID控制规律,制定模糊规则、模糊推理方法和去模糊方法。在MATLAB中利用FUZZY工具箱建立模糊控制器,以直流电机的仿真模型为被控对象进行仿真实验,并同传统PID运动控制器作比较,确定模糊自适应PID控制方法的可行性。最后,将模糊自适应PID控制方法用C语言程序实现,进行分析仪加样机构运动控制的实验研究,验证控制系统硬件、运动控制方法以及软件程序的有效性。实验过程中将模糊自适应PID控制方法与传统PID控制方法做控制效果的对比,并且通过调节加样机构的轴承预紧力、同步带松紧程度和运动惯性来验证控制方法的自适应能力。
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