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多温区自动测控系统控制模型的建立与研究

汪学军  
【摘要】: 随着国际信息产业无铅化的发展和IC芯片的技术革新,对电子信息产品无铅化需要的技术——回流焊接工艺提出了新的要求:利用更先进的控制方式在高温度、高温差、温度均匀、温度柔性化和垂直烘烤下进行无铅焊料的焊接,以达到提高生产质量,节约能量的目的。为了更精确的掌握和控制多温区回流焊的温度特性,本文将建立多温区自动测控系统的动态数学模型,并在此基础上进行模型验证、模型稳定性分析和控制策略研究。 在介绍多温区回流焊机结构和特性的基础上,通过对焊接过程的分析,利用能量守恒定律与傅里叶定律的热平衡机理,分别对多温区回流焊机的内热源建立了数学模型,在建立内热源模型的基础上,根据焊接过程的运行时段分为三个工况,分别对工况3和工况2建立了多温区自动测控系统的整体动态数学模型,并对系数矩阵列出了详细的表达式。 针对建立的数学模型,以现场实测温度数据为基础进行了仿真,仿真曲线和实测温度曲线进行了对比,数据表明该模型和多温区回流焊机的原型具有较好的一致性,并在此基础上进一步对模型的稳定性作了简单的分析。 建立数学模型往往是为了实施高级过程控制,针对该系统的实际情况,提出了基于遗传算法的PID整定策略,它能通过自学习能力对模型的控制参数进行了优化,找到了较好的控制参数。本文借助积分分离算法在阶跃响应的仿真中进行对比,实验表明遗传算法的PID整定策略要大大优于传统PID算法,具有一定的社会和经济价值。


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