双通道温控仪建模与解耦控制技术研究

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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。
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