塑料微流控芯片制造系統(tǒng)的控制方法和實(shí)驗(yàn)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(diǎn),它具有快速、高效、低耗等優(yōu)點(diǎn),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(shí)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(dòng)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(dòng)控制軟件的設(shè)計(jì)和編寫(xiě),并對(duì)控制系統(tǒng)的性能進(jìn)行了分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)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(guò)程控制的發(fā)展和特點(diǎn),對(duì)溫度和壓力控制系統(tǒng)及其控制方法開(kāi)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(duì)被控對(duì)象進(jìn)行模型辨識(shí)和模型仿真驗(yàn)證的基礎(chǔ)上,進(jìn)行了Ziegler-Nichols整定和人工整定.仿真和實(shí)驗(yàn)證明普通PID控制不能滿(mǎn)足控制要求,故本文采用了一定的數(shù)字PID改進(jìn)算法.實(shí)驗(yàn)證明,壓力控制示值誤差不大于±0.2℃,達(dá)到和超過(guò)了設(shè)計(jì)要求

3、,系統(tǒng)的階躍響應(yīng)快速而平滑,幾乎無(wú)超調(diào)地達(dá)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(diǎn)的基礎(chǔ)上,本文有針對(duì)性地采用了數(shù)字PID改進(jìn)算法,并提出了脈動(dòng)積分算法,可以有效克服摩擦和間隙非線(xiàn)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(duì)快速反應(yīng)過(guò)程的控制特性.實(shí)驗(yàn)證明,溫度和控制示值誤差優(yōu)于±20N,達(dá)到和超過(guò)了設(shè)計(jì)要求.同時(shí),系統(tǒng)的階躍響應(yīng)快速而平滑,幾乎無(wú)超調(diào),斜坡