ARM主控制器的SPI总线接口可W进行多路A/D采样模块的数据传输，运时只需将ARM 主控制器相应的IO端口配置为A/D的片选端即可，同时在A/D采样模块与ARM主控制器间 加入光禪隔离模块，用于消除多路高压输出之间的相互干扰，增加数据传输的可靠性。
[00巧]参照图2是本实用新型的MicroSD卡模块与ARM忍片的连接原理图。MicroSD卡 通过MicroSD卡座与ARM忍片相连。MicroSD卡与SD卡传输原理、针脚定义完全相同，只是 外形尺寸不一样。MicroSD卡接口支持SPI模式，在本实用新型中，通过ARM忍片的GPFl、 GPF2、GPF3、GPF4运四个引脚与MicroSD卡相连。MicroSD卡主要是存读经过预测模糊自整 定PID控制算法控制的PWM电压信号值。当读取PWM信号值较小时，预测模糊自整定PID 控制算法会自动调整PID的参数，使PWM信号值增加；当读取PWM信号值较大时，预测模糊 自整定PID控制算法会自动调整PID的参数，使PWM信号值减小，最终使PWM信号达到系统 所要求电压值。
[0026] 参照图3是本实用新型触摸屏显示电路连接图。W四线电阻式触摸屏为例，图中 采用双MOS管忍片抑C6321，电压为3. 3V，ARM主控制器通过内部的ADC模数转化器与触摸 屏连接，RC滤波电路滤除传递给ARM主控制器模数转换输入接口信号中的干扰。触摸屏的 X+引脚连接ARM忍片的AIN7引脚，Y+引脚连接ARM忍片的AIN5引脚，对触摸屏进行控制 的XM0N，YM0N，nXPON，nYPON引脚分别与两片抑C6321忍片连接，通过外部晶体管对触摸屏 X+，X-，Y+，Y-进行切换控制。
[0027] 参照图4是本实用新型预测模糊自整定PID控制算法框图。预测模糊自整定PID 控制器的输入是利用预测模型预估未来的输出值与设定值之间的误差E及误差变化EC。预 测模糊自整定PID控制器中采W误差E及偏差变化EC为输入的模糊推理系统，误差E和误 差变化EC来自预测模型的输出，再经过模糊PID控制器，对化，Ki,Kd运S个参数进行在线 调整，W满足在不同的误差E和误差变化EC和对控制参数的不同要求时，使被控制对象具 有良好的动态和静态性能。
[0028] 本实用新型的预测模糊自整定PID控制算法包括W下几个步骤：步骤一：根据线 性系统的叠加原理，可得到在采样时刻该过程的输入输出的关系：
[0029]
[0030] 式中：綾为脉冲响应系数，黎寒:藥伊藥:巧;;;潑为过程的阶跃响应系数，N为模型时域 长度，是阶跃的截断点，N的选择能使过程基本上完成，即I豁换麥。
[003。 步骤二：根据式（1)，对于绩长的预测输出可写为：
[003引步骤立：在本实用新型的预测控制中，当K时刻对系统施加控制u(k)时，利用式 (1)即可得到未来时刻的输出的预测值》Wi巧）。但是由于实际存在的模型实变，非线性等因 素W及环境干扰的影响，预测值会偏离实际值，因此，采用当前过程输出测量值y(k)与模 型的预估算值进行比较，用其误差c(k)来修正模型输出的预估值，设修正的输出预估 值为：
[0036] 式中：扣巧+.0为修正后的j步预测输出预估值；y(k)为k时刻的实际测量值； 絮纖暖議为模型预测输出值，由式似求得。0巧加巧票数，运里取;|^::塞:。
[0037] 步骤四：由于在本实用新型的控制过程中，考虑到动态特性，为了使过程避免出 现输入与输出的急剧变化，往往要求过程输出y(k+j)沿着一条所期望的、平滑的曲线到设 定值，运条曲线通常称为参考轨迹，用表示，它是设定值经过在线"柔化"后的产 物。在本实用新型采用一阶指数变化形式的参考轨迹：
[0038]
[003引式中满鱗攀綾Hl鍵磯，其中Ik为采样周期，藝为轨线的时间常数，下标r表示参考 轨线，很显然，穀,越小，沒越小，参考轨线就越快的接近设定值猶朵越大，搂越大，系统的柔 性越好，鲁棒性也越好，但响应快速性变差。通常去S取值为0到1。
[0040] 步骤五：根据式（3) (4)可W得到预测偏差输出值为：
[0041]
[004引由式（5)就可W计算出模糊PID控制器输入量IeI和IecI。
[0043] 步骤六：经过预测模糊自整定PID控制算法处理的数字电压控制量最后经过D/A 转换模块转换为模拟电压控制量去直接控制高压开关电源模块。
【主权项】
1. 一种单细胞分析仪高压开关电源的控制装置，其特征在于：包括ARM主控制器、触 摸屏显示电路、MicroSD卡电路、高压开关电源的控制电路单元、上位机和上位机通信单元； 触摸屏显示电路的输出端与ARM主控制器内部的逻辑控制电路的输入端连接；MicroSD卡 电路的输出端经ARM主控制器内部的读写控制器与其逻辑控制电路的输入端连接；上位机 通过无线和有线的方式和上位机通信单元连接，上位机通信单元与ARM主控制器内部的接 口电路相连；高压开关电源的控制电路单元的输入端直接连接ARM主控制器的GPIO口。2. 根据权利要求1所述的单细胞分析仪高压开关电源的控制装置，其特征在于：所述 高压开关电源的控制电路单元包括由ARM主控制器产生的PffM信号模块、D/A转换模块、高 压开关电源模块、A/D采集模块和光耦隔离模块组成的四路闭环反馈电路；每路闭环反馈 电路中，首先ARM主控制器经其GPIO口产生的PffM信号作为PffM信号模块，其输出端的信 号直接与D/A转换模块的输入端相连，D/A转换模块的输出信号端直接与高压开关电源模 块的控制信号输入端相连，在反馈回路中，A/D采集模块采集的输入端与高压开关电源模块 的参考控制信号端相连，最后A/D采集模块的输出端经光耦隔离模块与ARM主控制器的逻 辑控制电路接口相连。3. 根据权利要求1所述的单细胞分析仪高压开关电源的控制装置，其特征在于：所述 上位机通信单元包括无线Wifi通信模块和有线RS485通信模块。4. 根据权利要求1所述的单细胞分析仪高压开关电源的控制装置，其特征在于：所述 ARM主控制器支持MicroSD卡读写。
【专利摘要】本实用新型公开了一种单细胞分析仪高压开关电源的控制装置，包括ARM主控制器、触摸屏显示电路、MicroSD卡电路、高压开关电源的控制电路单元、上位机和上位机通信单元；触摸屏显示电路的输出端与ARM主控制器内部的逻辑控制电路的输入端连接；MicroSD卡电路的输出端经ARM主控制器内部的读写控制器与其逻辑控制电路的输入端连接；上位机通过无线和有线的方式和上位机通信单元连接，上位机通信单元与ARM主控制器内部的接口电路相连；高压开关电源的控制电路单元的输入端直接连接ARM主控制器的GPIO口。本实用新型使单细胞分析能够在细胞分析的电动进样阶段，高压开关电源能够提供输出稳定的高压脉冲，使其达到系统所要求的稳定性和精度要求。
【IPC分类】H02M9/00
【公开号】CN204906218
【申请号】CN201520611192
【发明人】苏云司, 罗晓曙
【申请人】广西师范大学
【公开日】2015年12月23日
【申请日】2015年8月14日