赛多利斯移液器的步机电机控制

移液器的目标移液精度为1µL，根据所设计的机械结构，移液器取样精度与活塞杆的直径d、所用丝杠导程PB、电机步距角θ等有关，取液精度计算公式为：

式中，n为细分数，在无细分的情况下得到λ为0.0997455µL，在理论上移液精度已经满足要求，但在实际的移液过程中电机运行的平稳度、角度位置反馈准确度、算法的误差均影响着电机的定位精度，进而影响着移液精度。

赛多利斯微量移液器工作过程中对活塞杆的控制精度要求较高，因此需要采用适合的闭环控制算法对步进电机进行控制，从而提高移液精确度。

PID算法是结合比例（P）、积分（I）和微分（D）三种环节于一体的闭环控制算法。PID控制结构简单、稳定可靠，是目前为止在连续控制系统中最为成熟的一种控制算法，步进电机PID控制原理如图1所示。

图1步进电机传统PID控制原理

但是步进电机驱动系统存在非线性、时变等特性，传统的PID控制难以达到较好的控制效果。因此，采用将模糊控制与传统PID控制相结合的方式，通过在线不断调整PID三个参数的值，使步进电机的运行误差严格控制在允许范围内，可以提高步进驱动系统的控制性能。

模糊自整定PID控制器以误差e（被控对象的反馈值与目标值的偏差）和误差变化率ec输入，通过PID三个参数与e、ec之间建立的模糊关系，利用模糊规则和推理机实现三个参数的实时在线调节，从而确保偏差及偏差变化率参数满足控制要求。控制系统原理如图2所示。

图2步进电机模糊PID控制原理