基于半导体制冷片的超速离心机温度控制模块设计① - 计算机系统应用.pdf

2011 年 第 20 卷 第 8 期 计 算 机 系 统 应 用 基于半导体制冷片的超速离心机温度控制模块设计① 1 1 2 1 1 林挺宇 ，刘波峰 ，李 亚 ，尹 云 ，张 俊 1(湖南大学 电气与信息工程学院，长沙 410082) 2(湖南工程学院 电气信息工程学院，湘潭 411101) 摘 要：设计了超速离心机的温度控制模块，采用了模糊 PID 算法，通过 PID 参数的自动整定，对半导体制冷片 的电压进行调整，从而控制半导体制冷片的制冷或制热效率，能对超速离心机离心室内的温度进行精确并且快 速的控制。在 MATLAB 的 simulink 环境下进行仿真后分析可知，模糊 PID 算法兼具常规 PID 算法和模糊控制的 优点，能够有效提高温度控制模块的性能。 关键字：超速离心机；半导体制冷片；模糊 PID 算法； Design of Ultracentrifuge Temperature Control Module Using Semiconductor Cooling Plate 1 1 2 1 1 LIN Ting-Yu , LIU Bo-Feng , LI Ya , YIN Yun , ZHANG Jun 1(Collage of Eletrical and Information Engineering, University of Hunan, Changsha 410082, China) 2(Collage of Eletrical and Information Engineering, University of Hunan Engeering, Xiangtan 411101, China) Abstract: This article presents an ultracentrifuge temperature control module, which uses fuzzy PID control algorithm. Through auto-tuning PID parameters using fuzzy logic, the controller adjust input voltage to the semiconductor cooling piece to control centrifugal room temperature accurately and rapidly. Simulink is used to simulate the proposed fuzzy PID controller. The simulation results show that the proposed controller has both the advantage of PID controller and fuzzy controller and it is very efficient in controlling the centrifuge temperature. Key words: ultracentrifuge temperature control; semiconductor cooling plate; fuzzy PID algorithm 1 超速离心机系统功能介绍 作将毫无意义，可以说，温度控制模块是直接关系着 超速离心机为转速可达 80000 转/分钟的离心机， 实验药剂的环节。在工业上，超速离心机温度的控制 由于转速极高，所以不同于一般的离心机或高速离心 范围要求为 0 到+40 ℃，控制精度为 0.1℃。 机，对转子转速测量和控制、离心室的真空度测量和 控制、温度测量和控制都有较高的要求。目前国内在 超速离心机领域，尚缺少性能优越的产品，在各个环 节的测量和控制上均有不同的缺陷，而国外如美国的 Beckman 、日本的Hitachi 等公司生产的超速离心机仍 是这个领域的主流产品[1] 。本文设计的超速离心机的 主要功能框图如图 1 所示，下面将重点介绍其中的温 度控制模块。 图 1 超速离心机功能结