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《基于模糊自適應pid的全自動酶免溫度控制系統(tǒng)》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
1、基于模糊自適應PID的全自動酶免溫度控制系統(tǒng)山東博科生物產(chǎn)業(yè)有限公司山東濟南250101【摘要】全自動酶免工作站進行溫育步驟時，要求對微孔板的溫度進行精確控制，由于溫育處于半開放環(huán)境中，因而系統(tǒng)慣性大，滯后現(xiàn)象嚴重。通過系統(tǒng)仿真，可以驗證，利用模糊自適應PID控制溫度變化，可以同時兼顧系統(tǒng)穩(wěn)定性和精度，達到系統(tǒng)要求，并確保實驗的精度和準確度?！娟P(guān)鍵詞】全自動酶免；模糊自適應PID;溫育；溫度控制【中圖分類號】Q55【文獻標識碼】A【文章編號】2096-0867(2016)-04-202-02全自動酶免工作站［以下簡稱工作站］，可以全自動完成EL
2、ISA試驗，提供高效、快速、準確的自動化免疫學實驗解決方案［1］。溫育是其中一個非常重要的環(huán)節(jié)，因此對微孔板的溫度進行精確控制頗為重要，直接影響到實驗的精度和準確度［2］。當前的工作站中，多采用傳統(tǒng)PID控制技術(shù)，它只有結(jié)構(gòu)簡單，穩(wěn)定性好，工作可靠，調(diào)整方便等優(yōu)點，但是由于工作站的溫控模塊處于半幵放環(huán)境中，參數(shù)變化大，溫控面積大，導致系統(tǒng)慣性大，滯后現(xiàn)象嚴重，難以建立精確的數(shù)學模型。傳統(tǒng)PID控制己不能完全滿足實驗要求。模糊自適應PID控制運用模糊數(shù)學的基木理論和方法，把規(guī)則的條件，操作用模糊集表示，作為知識輸入到系統(tǒng)中，然后根據(jù)控制系統(tǒng)的實際
3、相應情況，運用模糊推理，自動實現(xiàn)PID參數(shù)的最佳調(diào)整，避免了傳統(tǒng)PID參數(shù)固定的缺點。木文設計的溫度控制模塊,利用模糊自適應算法對系統(tǒng)進行PID控制，既可縮短調(diào)節(jié)時間，控制超調(diào)現(xiàn)象,乂可兼顧系統(tǒng)穩(wěn)定性和精度。一、溫控系統(tǒng)設計工作站溫育時要求溫度變化為室溫到45°C可調(diào)，且溫度變化精度為&p
4、USmn;0.2°C。根據(jù)要求設計了溫育模塊，其系統(tǒng)框圖如圖1所示，由上位機發(fā)送溫度控制命令，通過串口通信將命令送達微處理器，PWM波經(jīng)電路放大后，控制加熱板給微孔板加熱，實現(xiàn)溫育功能。根據(jù)結(jié)構(gòu)圖，下面進行模糊自適應PID算法設計，主要包括以下4個步驟。1）
5、選擇語言變量：輸入語言變量選擇偏差e和偏差變化ec，輸出語言選擇積分、比例、微分系數(shù)，，的修正量。2）定義輸入輸出模糊集：因為全自動酶免分析儀的溫育系統(tǒng)要求溫度從室溫到45°C可調(diào)，即加熱板的溫度變化范圍從15°C到45°C。而實驗中常用微孔板溫育溫度為37°C。因此偏差e的變化范圍為-22°C到8°C，且。因微孔板溫度變化率較小，可假設ec的變化范圍為-5到5,且。e,ec,,,的控制規(guī)則如表所示。語言變量均選取7個語言值：負大，負中，負小，零，正小，正中，正大，在表中分別用NB,NM,NS,ZO,PS,PM,PB表示［3］。3）定義輸入輸出
6、隸屬函數(shù)：4）輸出變量模糊控制規(guī)則：綜合考慮參數(shù)的作用如下：可以消除系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差，可以加快系統(tǒng)的響應速度，可以抑制偏差的變化。根據(jù)實際控制經(jīng)驗，為確保系統(tǒng)具奮良好的穩(wěn)態(tài)性能，避免出現(xiàn)較大的超調(diào)量，模糊自適應PID的三個參數(shù)，，在不同偏差e和偏差變化ec下的自動調(diào)整吋，應滿足如下3條規(guī)律：當e的絕對值較小吋，，應較大，應適中；當e的絕對值適中時，應較小，，應適中；當e的絕對值較大時，應較大，為0，應較?。?］。因此，可運用MIN-MAX-重心法進行反模糊化模糊判決，根據(jù)上述規(guī)律與實際經(jīng)驗列出控制規(guī)則表（表1，表2,表3）。三、系統(tǒng)仿真在matl
7、ab中的simulink環(huán)境下創(chuàng)建如圖4所示的仿真模型［5］。通過仿真模型來驗證基于模糊自適應算法的溫度控制效果，驗證結(jié)果如圖5所示。由圖5可看出，與傳統(tǒng)PID控制相比，基于模糊自適應算法的PID控制方法系統(tǒng)穩(wěn)定性更好，且在加入干擾后，系統(tǒng)穩(wěn)定性更好，幾乎沒有超調(diào)現(xiàn)象，抗干擾能力更強。由此可以驗證，基于模糊自適砬算法的PID溫度控制，可以同吋兼顧系統(tǒng)穩(wěn)定性和精度，滿足酶免系統(tǒng)的溫育要求，并確保實驗的精度和準確度。四、結(jié)語本文研宄了模糊自適應PID控制算法在工作站中溫育控制系統(tǒng)中的應用。這種控制方法針對工作站的溫控模塊處于半開放環(huán)境中的現(xiàn)狀，克服
8、了其參數(shù)變化大，溫控面積大，系統(tǒng)慣性大，滯后現(xiàn)象嚴重的問題，對傳統(tǒng)PID控制方法進行了改進，既可縮短調(diào)節(jié)時間，控制超調(diào)現(xiàn)象，又可以兼顧系統(tǒng)穩(wěn)定性和精度。通過系統(tǒng)仿真驗證，該方法得到了比較理想的控制結(jié)果。參考文獻：[1】李文勝，周偉，柳曉琴，等.全自動酶免儀與半自動酶標儀比對研究[」].中外醫(yī)療，2011，30(24)：19-19.[2】朱陽泉，徐長根，戴瑞娣，等.影響FAME全自動酶免分析系統(tǒng)檢測因素探討[J].臨床輸血與檢驗，2004,04期:254-256.[3】李國勇.一種改進的自適應PID控制器[兒太原理工火學學報，2015,34(1)
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