基于分子信标DNA计算的微纳型PID控制器模型研究

微纳米生物制造是近几年兴起的研究领域，微纳米生物制造中多数场合需要微纳型控制器。目前PID控制器是应用最广泛的控制器。分子信标具有结构简单、灵敏度高、易于检测及反应速度快等优点，是用于DNA计算的新的分子结构。项目采用分子信标DNA计算来构造微纳型PID控制器，主要研究：1、结合微纳型PID控制器的编码实际需求，建立适合微纳型PID控制器的分子信标DNA计算编码系统；2、对分子信标的结构特性进行研究，充分挖掘各种结构表示各种信息的能力和方法，建立相对应的关系模型；3、探索利用分子信标解决微纳型PID控制器的新的DNA计算模型；4、研究基于分子信标的布尔电路模拟，结合生物芯片技术，探索微纳型PID控制器的分子信标DNA计算的自动化操作。.借鉴生物芯片技术，探索基于分子信标DNA计算的微纳型PID控制器，运用于微纳米生物制造中去，对微纳生物制造具有重要意义，将带来良好的社会和经济效益。

本项目进展顺利，完成了预期的效果。主要进展和阶段性成果如下：.1. 成功的将免疫克隆选择算法用于DNA编码设计的研究中，并将基于免疫克隆选择算法（ICSA）的DNA编码算法与国外研究者Deaton等人的DNA编码算法进行了比较，用实验说明了ICSA可以很有效的降低非特异性杂交的概率，改善编码质量，最终提高DNA计算效率，ICSA产生的DNA序列有更好的综合性能。并且，将目前已经研究出的基于多目标粒子群优化算法（MOPSO）、遗传算法（GA）、多目标进化算法（NACST/Seq）的DNA编码设计策略与本研究的基于ICSA的DNA编码设计策略进行比较，近一步证实了基于ICSA的DNA编码算法的可靠性较其他几种算法要高；.2. 设计了利用分子信标DNA来完成二进制算术运算的模型，巧妙地将分子信标用于二进制数的编码，避免了由于约束条件多而使编码DNA 复杂的问题，可进一步推广到乘除等其他算术运算，给出了利用分子信标实现了二进制加法、减法运算的方法；.3.利用分子信标的特性构造了分子逻辑门，给出了用分子信标实现译码电路的模型，并在译码器的基础上进一步构造了ROM，为数据存储在分子水平的实现提出了新的思路；.4.采用DNA 并行计算模型对小波神经网络的网络权值进行整定，并将其应用到具有三层神经元结构的小波神经网络中。利用DNA 并行计算模型优化的小波神经网络在快速性和空间复杂度方面都较传统目标函数法具有较高的优越性。.5. 将DNA编码用于PID控制器的参数整定中，成功的完成了将DNA计算用于PID控制器的参数整定。构建的用DNA编码进行PID控制器参数整定的系统方框图，并进行了MATLAB仿真，将仿真结果与其他参数优化算法的结果进行比较，说明了DNA算法的高效性。