本文设计了全自动化学发光免疫分析仪采样平台的运动控制器。轴控制器采用闭合双环结构，由内部速度环和外部位置环组成。置控制回路采用模糊控制并执行直接补偿以形成复合控制。时，考虑到双轴连杆的动态配合，设计了可变增益交叉耦合控制器来补偿轮廓误差。验结果表明，采用该控制策略不仅可以有效提高系统在单轴上的跟踪性能，而且可以显着降低轮廓误差。动控制;轮廓误差;预测复合控制;交叉耦合控制可变增益分类号：TP273文献代码：ADOI：10.3969 / j.issn.1003-6970.2011.03.025Conception用于自动分析仪的采样平台运动控制器通过免疫chimiluminescenceQian军1张欣2，柏芝-hong3，赞佳dong4徐Zhong4，王必dou1（1.Institut生物医学工程与技术，中国的院士，苏州215163; 2.中国医学CIOM长春130033中国仪器仪表有限公司3 HYB生物医学工程有限公司，苏州215163，中国;机械和优良的物理长春4.研究所，中国院士，吉林长春130033，中国;大学长春技术，长春130012，中国）[摘要]在本文中，对分析仪通过自动化学发光免疫分析的样品平台运动控制器被开发。制器以一个轴具有在由给定两个轴的动态合作的环和速度奏的闭环的双重结构，交叉耦合控制器的变体被设计以最小化轮廓误差。过使用该控制策略，不仅可以有效地改善一个轴上的跟踪性能，而且可以最小化轮廓误差。
[关键词]运动控制;轮廓误差;预测复合控制;可变增益交叉耦合控制引言免疫测定是未标记的通过标记有荧光剂作为示踪剂信号而制备的化学发光免疫测定法。具有灵敏度高，线性范围宽，分析速度快的优点。已成为临床免疫学的常用方法，并已被广泛使用[1-3]。应的化学发光免疫测定仪器已成为临床免疫学测试中不可或缺的检测仪器。述的自动分析化学发光免疫分析改变了以往，依靠手动上样，然后由仪器，这是在技术飞跃测量的半自动技术地位过去十年中的免疫测定。于全自动化学发光分析仪免疫测定需要大量的样本的连续处理，并且采样平台运动控制系统是设备自动化基。必要设计一个采样平台运动控制系统，具有快速响应速度，高重复精度和根据指定路径的运动。
文通过化学发光讨论了免疫分析仪的采样平台的XY轴运动控制器的设计全自动，包括单轴运动控制器的设计和控制器具有两个轴的可变增益交叉耦合。后，给出了相应的实验结果。样平台移动系统的材料结构三自由度操纵器是采样平台的主要部分。包括两个平行的X轴导轨，滑动轴X，两个Y轴导轨，Y轴导轨，针齿Z轴和Z轴的水平传感器模块液体等，具体的结构在图1中的三个自由度中所示有：滑动左和轴线Y的X轴，前右和后滑动和向上和向下传输Z轴.X轴和Y轴的运动由直流电机控制，以便将采样针定位在平面内。样针的行程为160cm（x轴方向）×60cm（y轴方向）。文主要涉及控制采样平台X-Y轴的运动。械手臂模型采样机构平台机构平台运动控制器设计目标采样控制X和Y轴的图1图1动物模型中获得精确的位置控制。仅速度和单个轴的定位精度是严格必需的，但需要结合到两个轴时，也需要两个轴之间的动态合作。
此，在一个轴上和位置轨迹的轮廓误差的跟踪误差，必须考虑到在连续运动控制过程中，不仅控制策略为一个轴，而且还考虑双轴连杆时的交叉耦合控制策略[4，5]。样平台的单轴运动控制器设计提高了每个运动轴的控制跟踪精度，可以有效地减少系统轮廓误差。样平台的单轴控制器采用传统的内部速度环和位置[6]的外环双环结构。学速度环到样品平台模型的数字监控系统必须具有d / A转换器，A / d转换或等效设备其功能的轴线。该系统中，D / A功能是数字脉冲宽度调制装置。将数字输出转换为可调脉冲宽度的方波电压，并保持相当于零阶指示器的采样周期Ts。递函数如下：（1）模数转换器用作数字速度测量装置。本原理是数值微分，可以等效于简单的延迟。纯的延迟时间由Tr的表示，并且传递函数如下：（2）所述的数字计算机传递函数也可以等同于纯延迟链路。果Td为延迟计算中，传递函数为：（3）数字计算机和转换装置功能的传递如下：（4）控制系统的动态结构图来的一个轴采样平台如图1所示。2.单轴控制器的单轴线控制器框图的图2图2框图，图围棋（S） – 的计算机和转换器之间等效传递函数; Ks–数字脉冲调制装置的功率放大系数;这 – 电动势使伺服电机返回; Tm–电驱动系统的恒定机电时间; α–速度反馈系数。加速度回路是：（1）降低了系统的固有部分的惯量，并增加其速度，（2）降低的参数包围的变化和非线性效应通过返回转速，提高系统的刚性，扩大调速范围。轴位置控制器采样平台的设计采用单轴位置控制器的设计，这不能解决的动态特性和精度稳定之间的矛盾的传统方法。此，智能控制器的设计克服了部分控制理论，难以通过简单的数学分析结构来处理物体的低不确定性。该系统中，非线性控制器用于实现位置控制器的设计[7，8]。构图如图3所示。3单轴位置环模糊控制器的方框图。3位置环控制器输入的模糊控制器框图表示误差e和误差变化率ec。e，ec通过非线性量化因子Fe和Fec从语言的基本域映射到量化域E和EC。
糊控制器提供u = kuU。非线性量化因子为（5）其中：ne，nec – 误差的量化级别和误差变化率; ae，aec – 常数。E = EC = U = { – 6，-5，-4，-3，恒温阀芯-2，-1，0，1，2，3，4，5，6}。量化的字段中定义的模糊集合为{NB，NM，NS，ZE，PS，PM，PB}，意为 “负”， “负”， “负”， “零”， “正面” 小“”中心“”正大”。
表1中示出E，EC和U的分配和使用的Mamdani标准在表2中的模糊推理的模糊规则的表格，并且所述模糊量反向模糊输出是一个加权平均值。进一步增强在控制系统中的系统的控制精度到样品平台的轴线，提前补偿是通过使用从第一中得到的信号进行顺序和输入量的第二，为了形成一个前馈控制化合物[9]。具体实施的框图在图4中引入的一阶导数的衍生早期信号可以用于补偿被显示速度误差，以及预期信号的引入第二订单可以补偿加速度误差的衍生物衍生物。4图复合预测控制器的预测控制复合单轴图4框图的： – 位置环的线性部分的等效转换函数，KV是等效放大倍率，TV是等效时间常数; （s） – 高级链接传输功能。
据不变性完整的原则，按照轮廓交叉耦合双轴可变增益控制修正实时轮廓误差模型的与反馈信息和每个附加的差分值的增益运动寻求补偿轴的最佳定律来补偿轮廓误差的轴线，它是交叉耦合控制可变增益（交叉耦合控制可变增益）[10-12 ]。照单轴控制器和上述交叉耦合控制方案的设计中，运动控制系统的框图协调图1中所示样品平台的两个轴。5.其中R x，R y和R EX，EY是参考输入和X的跟踪误差和Y轴分别，C是X轴的交叉耦合的增益系数; Cy是Y轴的横向耦合增益系数; ε是系统轮廓误差; Cc对于交叉耦合控制器，u是其输出。于给定的系统，EX，EY是交叉耦合的控制器的输入，并且所述交叉耦合控制器的输出是由交叉耦合系数Cx和Cy和控制的协调运动分成两个进给轴两个轴。5中的联结可变增益控制器的示意图交叉两轴的交叉耦合控制器选择常规PID控制策略[13]，则控制器参数中获得的实验方法。偿值是ε= -exCx eyCy（7）X，纵坐标的补偿分量Ux和Uy是（8）。Cx和Cy可以根据文献[14]中描述的方法获得。们是不同的值与所述跟踪误差EX，EY和X的基准轨迹和Y轴分别，也就是说，CC是交叉耦合的可变增益控制器。于自动免疫分析仪的化学发光CA-2000长春广济医疗仪器有限公司的原型的实验结果和讨论，本文所设计的运动控制器一直是研究的主题实验。6是单轴S曲线位置跟踪过程的实验曲线。以看出，稳态误差范围为0.4％至0.9％，并且已经在很大程度上克服了稳态误差的影响。差较小时非线性量化模糊控制采用的非线性处理结构是实现这种控制效果的主要原因;动态跟踪误差也显着减小，这由直接动作控制的性质决定。外，实验表明，监测过程中电枢电流的平均值明显较低。实上，在稳定状态下，首先，控制器不需要频繁地进行大范围的调整设置，使得在给定的速度环没有显著变化;另一方面，控制方法消除了干扰能力。是比基本模糊控制更好：在监测的动态过程，早期控制可以基于给定的信道和前方信道的系统的变化的先进的控制量和克服了滞后差距控制的数量，有效地克服了超速。的。了检查耦合路径跟踪双轴可变增益，这取决于采样臂的工作范围的真实效果，图7的轨迹被作为用于实验研究的和垂直中心M的例子加载系统的Z轴作为搜索对象。径规划使用NURBS插值方法[14]进行，其中参考进给速率为400 mm / s。际速度图8比较了与速度théorique.A经验，可以看出，实际速度是从通过部分放大所需的速度约为60毫秒的延迟，并且曲线大致重合。
决于编码器反馈的实际值和参考坐标轴X和平面近点M的Y，所以能够获得实际的轮廓曲线和在M的理论轮廓曲线M点的实际运动路径与参考路径之间的轮廓误差可以通过轮廓误差计算公式获得，如图4所示。果表明，曲率在最大曲率处的误差大于平曲线的误差，但可以控制在所需的范围内。
7跟踪曲线图7跟踪曲线图8实验速度曲线图8实验速度曲线图9可变增益耦合耦合轮廓误差图9耦合差错控制对耦合的可变增益，为了进一步提高在单个轴上的跟踪精度，从输入的第一和第二顺序中得到的信号被用于提前角控制，以形成早期控制和反馈控制。合式复合控制系统：基于两个观测误差和轮廓误差误差，设计了可变增益耦合控制器。一个恒定的材料的情况下，系统的跟踪精度得到了有效提高，系统轮廓误差显著减少，并且响应时间也满足设计的要求。验结果表明，该控制策略满足采样平台精度和高速定位的工作要求。
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