基于Smith-PID的数字PCR检测仪液路双闭环比值控制系统的设计

液路系统输出液体的精度、速度、稳定性是数字PCR检测仪实现功能的基础。针对基于微流控芯片的数字PCR检测仪中液路系统出现的大阻力、大滞后的问题,本文提出基于Smith-PID算法的双闭环控制系统的液路结构。根据注射泵、控制对象的数学模型以及Smith预估控制器原理,构建双闭环比值控制系统,并利用Simulink对于系统进行建模和仿真,得到相比于传统PID较好的系统的响应曲线。在数字PCR检测仪的液路系统验证中,对比响应曲线发现,与传统PID控制的双闭环液路相比,Smith-PID控制的双闭环比值控制系统的样品调节时间减少2/3,稀释液调节时间减少1/3,稳态误差减少8%,提高了系统流量输出的稳定性、准确性、快速性。