论文部分内容阅读
血型分析是临床上的一种常规检验。随着医疗条件改善以及公众健康意识的不断提高,血型检验量大量增加,而传统的手工检验方法已不能满足工作需求,因此,研究一种全自动血型分析仪具有十分重要的意义。全自动血型分析仪是一种高端的血液分析设备,结构复杂,涉及学科分类多,是一种典型的多学科综合运用的产物。本文针对全自动血型分析仪中涉及的加样机械臂运动控制系统进行了详细的设计。 全自动血型分析仪的加样机构机械臂是一个多轴协调运动的复杂机械结构。本文首先采用笛卡尔坐标系设计了机械臂的机械结构,然后分析阐述了加样机构机械臂在整个血型分析仪中的作用和工作流程,明确了运动控制系统所要达到的目标和要求,接着讨论了机构机械臂的运动控制策略,确定了速度-电流的双闭环控制系统。 运动控制系统是机械臂控制的核心。本文选择了适合本控制系统的无刷直流电机,分析了其工作原理和数学模型,根据加样机构机械臂的运动要求,设计了运动控制方案:采用了S型速度控制方案,并将轨迹规划中的插补分成了粗插补和精插补两步来完成,调速方法采用了应用最为广泛的PWM调速方法。根据前述的运动控制方案,运动控制系统采用了数字化的“DSP+FPGA”的硬件平台,设计了无刷直流电机的驱动电路、反馈电路、A/D转换电路。 最后,本文研究了运动控制系统中速度控制器和电流控制器的控制算法,采用了工业自动化中最常用的PID控制算法。针对普通PID控制算法中控制参数无自整定的缺点,将模糊控制引入PID控制算法,通过对系统运行状态参数进行模糊推理,在线整定PID控制算法中的三个参数。通过在Simulink中的仿真实验,结果表明模糊PID控制的性能指标优于普通PID控制,能够保证加样机构机械臂运行过程中要求的“高速度”和“高精度”。