基因测序仪运动平台的高精度定位控制

作     者：付云博 郭同健 FU Yun-bo;GUO Tong-jian

作者机构：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033 

出 版 物：《光学精密工程》 (Optics and Precision Engineering)

年 卷 期：2018年第26卷第10期

页      面：2455-2462页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0835[工学-软件工程] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

基　　金：吉林省科技厅重点科技研发项目(专项支持)(No.20180201118GX) 

主　　题：基因测序仪运动平台 永磁同步直线电机 频域扫描法 输入整形 重复定位精度 

摘      要：为了实现对基因测序仪运动平台的高精度定位控制,建立了基因测序仪运动平台控制系统。对该系统所采用的数学建模、模型辨识、控制器设计、输入整形等方法进行研究。根据运动平台动力学方程和永磁同步直线电机电压-推力关系构建了运动平台数学模型,利用频域扫描法在实物实验的基础上辨识出运动平台的模型参数。最后,基于运动平台模型设计了双闭环控制器和前馈控制器组成的复合控制器来保证运动平台的稳定性和高精度,同时根据整个系统的主导极点设计了输入整形器以抑制运动平台的残余振荡。实验结果表明:加入了输入整形的复合控制器将运动平台的稳态重复定位精度从±1.47μm提高到±0.354μm。较传统复合控制器,本文提出的方法能使基因测序仪运动平台更快进入可用重复定位精度范围,并基本满足基因测序仪采集图像时所需的稳定性强、精度高等要求。