微流控芯片又称芯片实验室，主要应用于生物、化学及医学等领域的研究。微流控芯片使用的流体驱动技术分为片上流体驱动和片外流体驱动。片上流体驱动通常采用微阀微泵实现，控制精度差，流量调节范围小。片外流体驱动通常采用蠕动泵、注射泵或压力驱动调节流量。蠕动泵与注射泵调节过程中均存在流量脉动。与泵驱动相比，压力驱动可较好地消除流量脉动，但其控制元件体积较大，难以与微流控芯片集成。为提高系统集成度，本文提出了气压驱动微小流量系统，通过微阀控制气体压力，实现微流控芯片充液过程的流量调节。　　本文分析了气压驱动微小流量系统的工作原理，分别建立了阀芯位移数学模型、气压控制数学模型、待驱动液体运动模型与微流控芯片充液模型，并得到了系统各个数学模型的内在联系。基于气压驱动微小流量系统的数学模型，对系统的开环特性进行仿真，得到了阀芯的位移特性。同时，讨论了不同系统参数、负载参数和阀口开度对系统流量的影响，并分析了系统流量特性的主要影响因素。为实现微流控芯片充液过程的流量调节，设计了系统的闭环控制方法。对于不同的设定流量与干扰情况时，比较了传统PID和变论域模糊PID对闭环系统动态特性的影响。　　本文搭建了阀芯位移试验平台，完成了阀芯位移精度与阀芯连续往复运动的稳定性测试。同时搭建了气压驱动微小流量系统试验平台。通过改变阀口开度，测试了开环系统中气体容腔的压力变化曲线，其与仿真结果基本一致。同时，基于气压驱动微小流量系统的试验平台，设计PID算法实现对气体容腔的压力调节。