ARM9在高精度生化分析仪温度控制系统中的应用

对不确定的条件、参数、延迟和干扰等因素进行检测分析，采用模糊推理的方法实现PID三个参数 、 f和 的在线自整定。模糊自整定PID控制不仅保持了常规PID控制系统的原理简单、使用方便、鲁棒性较强等特点，而且具有更大的灵活性、适应性、精确性等特性。

模糊自整定PID控制器是在常规PID控制器的基础上建立参数K ，K ，K 与偏差绝对值IE I和偏差变化率绝对值lecI问的二元连续函数关系的控制器。二元函数关系为 ]： = ( ，J j)， = 0 ，J )，K = ( JEc})。模糊自整定PID控制器根据不同的 、IEcI在线自整定K， K 和Kd。

入偏差、偏差变化率和输出隶属度函数分别如图3所示。

对于图3中 的隶属度，当n=p时，a，b分别取一0．3，0．3；当n=i时，a，b分别取一0．06，0．06；当n=d时，a，b分别取一3，3。

模糊一PID控制系统为双输人三输出系统，输入量为偏差E和偏差变化率EC，输出量为PID参数 ，K 和 。采用七种不同的模糊语言变量进行描述：负小(NS)、负中(NM)、负3v(NB)、零(Z)、正小(Ps)、正中(PM)、正大(PB)，控制规则取为：if E and EC then K ，K， ，根据PID控制的基本原理，结合实际经验，设计模糊控制表如表1所示。

4 系统软件设计

软件部分采用嵌入式Linux操作系统，系统主要流程如图4所示。系统上电启动BootLoader，初始化系统硬件，加载操作系统，将系统带人一个合适的环境。完成系统引导加载后新建一系列线程，包括温度数据采集线程、模糊自整定控制算法线程、输出线程，并且新建线程之间的通信管道FIFO。完成以上工作以后进入主进程，主进程完成的主要工作是：利用S3C2410读入的采样数据，计算偏差和偏差的变化率，将偏差和偏差的变化率作为输入量，再由模糊PID 自整定控制算法得出输出控制量。可通过键盘并利用外部中断来控制是否停止采样，如果停止采样则合并线程，结束应用程序。

重心法对经模糊控制规则表所得的 、 和进行反模糊化处理得到精确的值，再将这些值代入如下公式

5 结束语

本系统选用高性能ARM9系列处理器S3C2420以及嵌入式Linux操作系统，温度传感器采用基于目前最流行的单总线温度传感器DS 1 8B20，设计并实现了生化分析仪中的一种高精度温度控制器。通过模糊自整定PID控制算法提高了系统的响应速度和控制精度。结果证明，该系统能很好地实现对生化分析仪反应池的温度控制在需要范围内，从而有效地提高了生化分析仪的检测精度和准确度。