医用离心机离心的物质质量优化控制设计

Optimal Control Design for Centrifugal Material Quality of Medical Centrifuge

医用离心机是通过高速旋转产生的离心力对不同沉淀系数混合物质进行快速分离、浓缩和提纯的专门设备,被广泛应用于医疗卫生、生物医学、动植物研究等领域。到目前为止,国内的技术只能做低精度的研究,而在应用到高精度离心机的方面,只能购买国外设备,严重影响到国内生物医学研究的发展,因此,对离心机的物质质量优化控制的研究是大势所趋。这其中的难点主要是驱动电机的抗干扰能力,在高速旋转过程中能平稳运行并可以使离心后的物质达到设计要求,实现系统高精度控制。为了解决上述问题,设计了一套质量优化控制的方案,采用永磁同步电机作为驱动电机,控制器采用纯硬件电路的IRMCF171芯片,而控制策略是无位置传感器控制的脉振高频电压信号注入法和滑模观测器法的结合,可以达到最优控制的目的。仿真结果验证了所用方案的可行性和有效性。

In the paper, we designed a quality control scheme with a permanent magnet synchronous motor as driving motor. The controller used the pure hardware circuit based IRMCF171 chip, and the control strategy was the combination of sliding mode observer method and fluctuating high frequency vohage signal injection method which was controlled without position sensor. Simulation results show the feasibility and effectiveness of the proposed scheme.