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双通道温控仪建模与解耦控制技术研究

作　者: 龚伟
导　师: 靳斌
学　校: 西华大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 温度控制器双输入双输出建模解耦分段控制
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

热超声引线键合过程中，键合表面温度对于键合强度有很大的影响，过高或过低的温度都会导致键合强度降低或键合失败。只有在合适稳定的温度下，才能达到满意的键合效果，因此，提高键合面温度的控制精度，对提高键合质量有重要意义。本文所设计的双通道温控仪就是一种热超声引线键合过程所需的预热装置。本文完成了双通道温控仪硬件设计，实现了双通道温控仪电阻炉台的数学模型的建立，研究了该对象的解耦控制算法，并对解耦后的单回路采用分段控制算法，实现了该双通道温控仪温度与温度均匀性的精确控制。本文的主要工作包括以下几个方面：(1)双通道温控仪硬件设计。双通道温控仪的硬件设计包括两大块，一是控制器的设计，二是炉台的设计安装。其中控制器包括MCU部分、电源部分、温度采集部分、过零输出加热部分、报警部分以及显示部分。炉台包括传感器、加热棒安装。(2)建立双通道温控仪的数学模型。准确建立双通道温控仪的数学模型，在温控仪的设计与控制工程中都非常重要，本文先以热力学的角度分析，得到了双通道温控仪的机理模型，在该模型基础上，结合试验法，用阶跃响应法对该机理模型中的参数进行辨识，最后对该数学模型，利用matlab工具，对其进行了仿真验证。(3)解耦控制器的设计。针对该对象的数学模型，设计了解耦控制器，解耦控制器的设计采用对角矩阵法，即将该对象的数学模型对角化，使其只受一个控制量的控制，使两路耦合回路变成单回路结构，其次利用matlab仿真，验证解耦的效果。(4)对解耦后单回路控制器设计。对解耦后的单回路，设计了单回路分段控制器。对每一个回路而言，其仍然具有非线性、大惯性、迟滞等特点，使用分段控制能够很好的达到控制效果。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-14
  1.1 论文背景与研究意义  9-10
    1.1.1 论文背景概述  9-10
    1.1.2 论文研究的意义  10
  1.2 国内外现状和发展趋势  10-12
    1.2.1 国内外温度控制研究的现状  11-12
    1.2.2 温度控制器发展趋势  12
  1.3 论文主要研究内容及章节安排  12-14
2 双通道温控仪硬件系统的设计与实现  14-26
  2.1 温控仪控制器硬件设计  14-23
    2.1.1 总体方案设计  14
    2.1.2 单元模块设计  14-23
  2.2 温控仪加热炉台设计  23-25
  2.3 本章小结  25-26
3 双通道温控仪数学模型的建立  26-42
  3.1 双通道温控仪机理建模  27-29
  3.2 试验法辨识模型参数  29-36
  3.3 温控仪模型的验证  36-41
  3.4 本章小结  41-42
4 双通道温控仪的解耦设计  42-49
  4.1 解耦器设计  42-46
  4.2 解耦器验证  46-48
  4.3 本章小结  48-49
5 单回路分段控制器设计  49-57
  5.1 分段控制器设计  49-52
  5.2 仿真与试验研究  52-56
  5.3 本章小结  56-57
6 结论与展望  57-59
  6.1 总结  57-58
  6.2 展望  58-59
参考文献  59-61
附录 A 双通道温控仪硬件 PCB 图  61-63
附录 B 加热炉台部分工件图  63-66
攻读硕士学位期间学术论文及科研情况  66-67
致谢  67-68

双通道温控仪建模与解耦控制技术研究

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