[發(fā)明專利]用于PCR檢測(cè)儀快速恒溫的控制方法、控制裝置、PCR檢測(cè)儀

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210286777.3
• 申請(qǐng)日: 2022-03-23
• 公開（公告）號(hào): CN114647186B
• 公開（公告）日: 2023-08-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吉俊利;周志圖;繆洪杰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 無(wú)錫百泰克生物技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): G05B11/42
• 分類號(hào): G05B11/42
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 劉紅陽(yáng)

1.一種用于PCR檢測(cè)儀快速恒溫的控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、設(shè)定上位機(jī)溫度r(t)，采集傳感器溫度c(t)；計(jì)算r(t)與c(t)的偏差e(t)，若0e(t)u_max，則整個(gè)循環(huán)采用PID算法，若e(t)≥u_max或e(t)≤0，則整個(gè)循環(huán)采用PD算法；

S2、控制器執(zhí)行溫控；

S201、在升溫階段，c(t)≤Tx₁時(shí)，控制器切換時(shí)間最優(yōu)PID控制算法升溫，c(t)＞Tx₁時(shí)，控制器切換傳統(tǒng)PID控制算法降溫；

是否執(zhí)行時(shí)間最優(yōu)PID控制算法采用如下的公式：

X₁為時(shí)間最優(yōu)PID控制算法切換為傳統(tǒng)PID控制算法的時(shí)刻，為X₁時(shí)刻傳感器采集的溫度；u_t為控制器在t時(shí)刻的輸出，u_max為控制器輸出的最大值；u_a為預(yù)設(shè)的變性溫度下控制器的輸出值；

u_k的輸出值為如下所示：

其中k表示在升溫階段的采樣序號(hào)，u_k表示計(jì)算機(jī)在第k次的輸出值，e_k表示第k次采樣時(shí)刻輸出與設(shè)定值的偏差值，e_k-1表示第k-1次采樣時(shí)刻輸出與設(shè)定值的偏差值，K_p為比例系數(shù)，K_i為積分系數(shù)，K_d為微分系數(shù)，u₀為采用時(shí)間最優(yōu)PID控制算法前的原始值，index為積分分離條件值，為1表示引入積分控制，為0表示去除積分控制；

S202、在降溫階段，時(shí)，控制器切換時(shí)間最優(yōu)PID控制算法降溫，c(t)＜Tx₂時(shí)，控制器切換傳統(tǒng)PID控制算法升溫；

是否執(zhí)行時(shí)間最優(yōu)PID控制算法采用如下的公式：

X₂為時(shí)間最優(yōu)PID控制算法切換為傳統(tǒng)PID控制算法的時(shí)刻，為X₂時(shí)刻傳感器采集的溫度；u_b為預(yù)設(shè)的延伸溫度下控制器的輸出值；u_m為控制器在m時(shí)刻的輸出，u_max為控制器輸出的最大值；

u_n的輸出值為如下所示：

其中n表示在降溫階段的采樣序號(hào)，u_n表示計(jì)算機(jī)在第n次的輸出值，e_n表示第n次采樣時(shí)刻輸出與設(shè)定值的偏差值，e_n-1表示第n-1次采樣時(shí)刻輸出與設(shè)定值的偏差值，K_p為比例系數(shù)，K_i為積分系數(shù)，K_d為微分系數(shù)，u₀為采用時(shí)間最優(yōu)PID控制算法前的原始值，index為積分分離條件值，為1表示引入積分控制，為0表示去除積分控制；步驟S201和步驟S202中，通過自適應(yīng)控制算法確定X1和X2，其中通過比較過沖溫度與上位機(jī)溫度差值的絕對(duì)值是否小于預(yù)設(shè)的超調(diào)溫度進(jìn)行循環(huán)判定，分別來調(diào)節(jié)切換控制算法的時(shí)刻X1和X2，直至過沖溫度與上位機(jī)溫度差值的絕對(duì)值小于預(yù)設(shè)的超調(diào)溫度；

S203、在升溫階段或降溫階段即將進(jìn)入恒溫階段時(shí)，采用溫度速定算法設(shè)定傳統(tǒng)PID控制算法的初始值，溫度速定算法為：即將進(jìn)入變性溫度段的恒溫階段時(shí)，采用預(yù)設(shè)的變性溫度下控制器的輸出值u_a作為傳統(tǒng)PID控制算法的初始值；即將進(jìn)入延伸溫度段的恒溫階段時(shí)，采用預(yù)設(shè)的變性溫度下控制器的輸出值u_b作為傳統(tǒng)PID控制算法的初始值，index為積分分離條件值，為1表示引入積分控制，為0表示去除積分控制；

S204、在恒溫階段，控制器切換傳統(tǒng)PID控制算法維持恒溫；

步驟S201中和步驟S202，通過自適應(yīng)控制算法優(yōu)化u_a和u_b，其中通過比較下沖溫度與上位機(jī)溫度差值的絕對(duì)值是否小于預(yù)設(shè)的回調(diào)溫度進(jìn)行循環(huán)判定，分別調(diào)節(jié)u_a和u_b，直至下沖溫度與上位機(jī)溫度差值的絕對(duì)值小于預(yù)設(shè)的回調(diào)溫度；

S3、控制器輸出并完成PCR檢測(cè)儀的恒溫控制。