摘要
微流控技术是一门新兴的交叉学技术，它将生物、医学、化学等学科中的试剂反应、检测、筛选等实验集成在仅有几厘米大小的芯片中，在微米级别的空间中完成各种生物实验和化学实验，具备高通量、集成化、低消耗等特点。微液滴技术是当前阶段基于微流控芯片发展的技术，主要是针对微芯片中的微液滴进行一系列操纵，将微反应实验移植到生成的微液滴中，增强了微流控技术低消耗等特点，并在医药、食品涂层、生物医学研究、药物输送等方面显示出巨大的应用潜力。虽然微液滴技术具备很多的优点，然而由于流体复杂的动力学特性，以及微芯片结构参数等因素的影响，导致传统的理论分析建模并基于模型的控制方案很难实现对微液滴的精确控制。 本文通过对微通道内微液滴的受力情况进行分析，研究微液滴的控制方法，设计不基于理论模型的迭代学习控制器，实现对微通道内微液滴的精确控制，实现高精度的跟踪。本文从微液滴系统理论分析建模、同轴环管微液滴迭代学习控制系统以及磁性微球迭代学习控制系统三个内容进行阐述，安排如下： （1）研究了微通道内影响液滴生成大小和磁性微球运动的因素，并根据微液滴系统的动力学特性，建立了同轴环管微通道中产生液滴大小和微通道内磁性微球在流动液体和磁场作用下运动的数学模型。 （2）提出并设计了不依赖微液滴系统精确理论模型的迭代学习控制器(ILC)。结合制作的同轴环管微芯片，组成了微液滴系统实验平台，进行实验分析，通过实验结果证明了所提出的控制器能够完成对微液滴大小精确控制的任务。 （3）借鉴同轴环管微液滴系统的控制经验，设计一款针对于磁性微球运动的迭代学习控制器。搭建实验平台，分别进行了磁性微球在去离子水和牛血中受磁场控制的运动实验，实验结果表明，通过ILC控制，磁性微球在去离子水和牛血中都能稳定的运动到指定位置。
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