塑料微流控芯片制造系統(tǒng)的控制方法和實驗研究.pdf

1、微流控芯片是當(dāng)前微型全分析系統(tǒng)領(lǐng)域發(fā)展的重點,它具有快速、高效、低耗等優(yōu)點,在基因分析、疾病診斷、藥物篩選等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景.采用PMMA(聚甲基丙烯酸甲脂)等材料制作微流控芯片的工藝方法,是拓展微流控芯片應(yīng)用、實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵.熱壓鍵合設(shè)備是塑料微流控芯片自動化生產(chǎn)系統(tǒng)的重要組成部分,本文研究了熱壓鍵合設(shè)備的控制理論和技術(shù),完成了自動控制軟件的設(shè)計和編寫,并對控制系統(tǒng)的性能進行了分析和實驗驗證.本文綜述了塑料微流控芯片及熱壓鍵合

2、設(shè)備的發(fā)展與現(xiàn)狀,概述了工業(yè)過程控制的發(fā)展和特點,對溫度和壓力控制系統(tǒng)及其控制方法開展了研究,完成了如下研究工作:分析了溫度控制的任務(wù)與需求,采用閉環(huán)控制方案,選擇了PID控制器為基本控制器.在對被控對象進行模型辨識和模型仿真驗證的基礎(chǔ)上,進行了Ziegler-Nichols整定和人工整定.仿真和實驗證明普通PID控制不能滿足控制要求,故本文采用了一定的數(shù)字PID改進算法.實驗證明,壓力控制示值誤差不大于±0.2℃,達到和超過了設(shè)計要求

3、,系統(tǒng)的階躍響應(yīng)快速而平滑,幾乎無超調(diào)地達到穩(wěn)態(tài).分析了壓力控制的任務(wù)與需求,采用閉環(huán)控制方案,選擇了PID控制器為基本控制器.在分析壓力控制特點的基礎(chǔ)上,本文有針對性地采用了數(shù)字PID改進算法,并提出了脈動積分算法,可以有效克服摩擦和間隙非線性,提出了變周期采樣控制法,可以有效提高平均采樣頻率,改善對快速反應(yīng)過程的控制特性.實驗證明,溫度和控制示值誤差優(yōu)于±20N,達到和超過了設(shè)計要求.同時,系統(tǒng)的階躍響應(yīng)快速而平滑,幾乎無超調(diào),斜坡