[发明专利]一种原位采集压力微控装置及其控制方法

权利要求书

1.一种用于样本表面分子原位采集的微控装置，其特征在于，包括：底座、设置于所述底座上的安装座、安装于安装座上的样本采集器、设置于所述样本采集器下的支撑底座、以及

压力传感器，设置于所述支撑底座下，用于在样本采集器碰触支撑底座上的样本后，接收压力值；

位置传感器，设置在步进电机上方，用于判断位置状态；

核心算法处理器，用于接收经过信号处理电路的压力传感器信息和位置传感器信息，以压力设定值、压力采集值、位移测试值构成比例-积分-微分控制器系统判断位置状态；依据条件获取步进电机的速度值，获取读取传感器的频率，获取屏幕显示的刷新频率；分阶段控制步进电机的速度，同时添加位移的值作为区间的依据修正速度；

驱动电路，用于接收经过核心算法处理模块处理后的信息；

步进电机，与驱动电路连接并固定于安装座；

存储模块，与核心算法处理模块连接；

其中，所述位置状态包括：未接触样品时，样本采集器持续下降的空行程状态；接触样品第一阶段时，样本采集器缓慢下降的第一负载状态，以压力值与位移值的变化量为微分值添入PID系统；接触样品第二阶段时，样本采集器微调下降的第二负载状态，以设定压力与实际压力值的变化量添入PID系统；接触样品第三阶段时，样本采集器到达指定位置并停止下降的第三负载状态，以实际压力值的变化量为比例添入PID系统；接触样品第四阶段时，样本采集器处于采集过程，微调上升或下降的第四负载状态，以实际压力值的变化量为比例添入PID系统；样本采集器上升过程的回程状态；样本采集器到位停止的停止状态；

其中，接触样品第一阶段中，微控装置的下降速度以比例微分控制为主，控制下降速度为步进速度，当微分值变化量越大，下降速度减速越快，速度方程为V0=Vi+Vu；Vu=Kp×(Ps-P0) ×Kt+Kd1×(2×P1-P0-P2)+Kd2×(2×S1-S0-S2)；其中，Ki、Kp、Kd1、Kd2为系统设定的PID参数，Kt为用户自由设定系数，Ps为设定的压力值，P0为本次压力取样值，P1为上一次压力取样值，P2为上两次压力取样值，S0为本次位移取样值，S1为上一次位移取样值，S2为上两次位移取样值，Vu为控制量的增量，V0为当前速度，Vi为未增量前的速度。

2.根据权利要求1所述的一种用于样本表面分子原位采集的微控装置，其特征在于，还包括：连接于所述核心算法处理模块的流程控制界面；所述流程控制界面包括：主操作界面，参数设定界面，高级参数设定界面。

3.根据权利要求1所述的一种用于样本表面分子原位采集的微控装置，其特征在于，所述样本采集器组成有：主体，设置于主体上的磁铁，用于连接样本采集器的主体和步进电机。

4.根据权利要求1所述的一种用于样本表面分子原位采集的微控装置，其特征在于，所述支撑底座设置有位置标识。