基于热平衡机理的多温区动态建模及控制研究

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1、分类号LDC密级编号十初大学CENTRAI，SOUTHUNI、，ERSITY硕士学位论文论文题目基于热平衡机理的多温区动态建模及控制研究学科、专业交通信息工程及控制研究生姓名’向涛导师姓名及专业技术职务鲁五一教授摘要近年来，SMT技术发生了巨大的变化，相应地给回流焊：I：艺提出了新的要求：采用先进的热传递方式和控制方法，达到提高温度性能指标，节约能源的目的。为了更精确细致地掌握热风回流焊机的控温过程，本文建立了基于传热学的热风回流焊机机理模型——多温区对象的动态数学模型，并在此模型基础上研究了温

2、度控制算法。通过分析热风回流焊机的物理结构、工作原理，将其：[作时问段分为三个工况，热风回流焊机经过这三个工况后，温度逐渐达到稳定。从热风回流焊机各个温区的加热机理出发，根据温区热平衡方程和基本传热学方程，分别建立了针对三个工况的动态数学模型。数学模型以状态空间方程为表达方式。根据现场采集的模型输入输出数据，对动态数学模型进行了检验，检验结果表明，动态数学模型的误差控制在比较小的范围之内，所建立的数学模型具有很高的应用价值。在现场调试过程中，曾有过温区之间相互窜温现象，这就证实控制对象各温区之间

3、存在相互影响，而建立的动态数学模型也说明输入量和输出量之间有耦合，本文采用了求逆矩阵法设计了解耦补偿器，使得输入量与输出量之间形成了一一对应，消除了多变量耦合，这对设计对象控制器提供了便利。针对解耦后的控制对象，提出用单神经元PID自适应算法代替传统PID算法进行控温，单神经元PID自适应算法实现起来并不复杂，而且根据仿真效果来看大大优于传统PID算法的控制效果，在控制器资源比较紧缺的条件下提高了效率。关键词：多温区，热平衡，动态建模，状态空间方程，解耦ABSTRACTInrecentyears

4、，SMTtechnologyhaschangedenormously，whichrequiresthereflowsolderingmachinetoachievethegoalofsavingenergyandenhancingthetemperatureperformanceindicesthroughtheadvancedheattransfermethodandcontrolmode．Inthisarticle，thereflowsolderingmachinemechanismmode

5、l--thedynamicmathematicalmodelsofmultipletemperature—zonesisdevelopedonthebasisofheattransfermethod．Furthermore，thetemperaturecontrolalgorithmisstudiedonthebasisoftheabovemodels．Thuswecouldgrasptheprocessofcontrollingthetemperatureofthereflowsolderin

6、gmachinemorepreciselyandcarefully．Throughanalyzingthephysicalstructureandoperationprincipleofthereflowsolderingmachine，theworkingprocessisdividedintothreeworkflowsWhenthereflowsolderingmachinegoesthroughthesethreeworkflows，temperaturegraduallybecomes

7、stable．Basedontheheatingmechanismofeachtemperaturezoneinthereflowsolderingmachine，accordingtotheenergybalanceequationinthetemperaturezoneandthebasicequationsinheattransfer,thedynamicmathematicalmodelscorrespondingtothreeworkflowsareestablishedseparat

8、ely．Thestate—spaceequationsaretheexpressionofmathematicalmodels．Basedonthedatagatheredfromthescene，thedynamicmathematicalmodelsaretested．Theresultindicatesthemodelerroriscontrolledwithinverysmallrange，thusthemathematicalmodelshavesignificantpractical