三相异步感应式电磁泵控制系统设计

论文摘要

波峰焊是表面贴装中应用非常广泛的一种焊接技术,特别是对于插装电路板的焊接。随着表面贴装技术的发展,波峰焊机的应用也日益成熟。针对当前广泛应用的机械泵波峰焊机存在的焊料浪费大,需定期维护,波峰调整复杂等缺点,研制新型的三相异步感应式电磁泵。利用三相电源之间的相位差产生电磁力推动焊料产生波峰,解决了机械泵波峰焊机存在的问题。三相异步感应式电磁泵是机电一体化的高技术产品,为了保证焊接质量,对焊接参数的控制精度具有很高的要求。同时,随着电子工业绿色化生产的趋势,焊接过程中均采用无铅焊锡,这对波峰焊接控制系统提出了更高的要求,因此,采用先进的控制方式对波峰焊机进行控制将是必然趋势。本文以具体项目为背景,对基于TMS320F2812 DSP的三相异步感应式电磁泵的控制系统进行研究。针对系统工作的具体情况,描述了控制系统的各项功能,并重点对温度控制子系统进行了研究。首先,本文对温度系统进行机理分析,获得了系统在255℃附近的数学模型结构。根据系统阶跃响应实验结果,采用一种基于线性回归方程的系统辨识方法,对模型中未知的参数进行辨识估计,并对辨识的模型进行验证。针对温度系统大惯性、纯滞后、且系统参数为时变参数的特点,采用模糊PID控制方案,将传统PID控制与模糊控制相结合,以获得较好的动态响应,并消除稳态误差。本文对模糊控制器进行研究,并根据模糊控制器设计方法,结合系统的实际情况,给出了适用于本系统的模糊控制表。然后对基于DSP的三相异步感应式电磁泵控制系统的实现进行了研究,详细描述了电磁泵控制系统硬件选型及控制板电路设计,采用模块化进行控制软件开发,并进行了联合调试。最后,在仿真软件SIMULINK环境下,建立控制系统的仿真模型,对模糊PID控制方案进行仿真实验,实验结果表明控制效果较好。并在以TMS320F2812为控制核心的实验平台上进行了温度控制系统测试,实验结果基本与仿真结果相符,系统控制性能满足设计要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题来源
• 1.2 课题研究的目的和意义
• 1.3 课题背景知识
• 1.3.1 波峰焊接工艺介绍
• 1.3.2 三相异步感应式电磁泵原理
• 1.4 国内外研究现状综述
• 1.4.1 波峰发生器的研究现状
• 1.4.2 控制系统研究现状
• 1.5 本文研究内容
• 第2章 TPAEIMP温度控制算法研究
• 2.1 引言
• 2.2 TPAEIMP温度系统数学建模
• 2.2.1 TPAEIMP温度系统模型结构分析
• 2.2.2 TPAEIMP温度系统模型参数估计
• 2.3 TPAEIMP温度系统模糊PID控制研究
• 2.4 模糊控制器设计
• 2.4.1 模糊控制器结构
• 2.4.2 模糊化运算
• 2.4.3 切换阈值确定
• 2.4.4 模糊控制规则设计
• 2.4.5 解模糊判决
• 2.4.6 模糊控制表
• 2.5 本章小结
• 第3章 TPAEIMP控制系统硬件设计
• 3.1 引言
• 3.2 TPAEIMP控制系统硬件方案
• 3.3 主控芯片模块
• 3.3.1 TMS320F2812 功能介绍
• 3.3.2 A/D 转换器
• 3.4 DSP 数据采集系统
• 3.5 SCI 串口通信接口设计
• 3.6 控制输出接口设计
• 3.7 控制板实物图
• 3.8 本章小结
• 第4章 TPAEIMP控制系统软件设计
• 4.1 引言
• 4.2 DSP 集成开发环境CCS 介绍
• 4.3 系统软件模块化设计
• 4.3.1 主程序与初始化程序
• 4.3.2 数据采集模块
• 4.3.3 SCI 通讯模块
• 4.3.4 上位机显示模块
• 4.3.5 键盘扫描模块
• 4.3.6 LCD 显示模块
• 4.4 本章小结
• 第5章 仿真与实验分析
• 5.1 控制系统模糊PID 仿真
• 5.1.1 模糊控制器模型
• 5.1.2 模糊PID 控制系统仿真模型
• 5.2 模糊PID 控制系统实验
• 5.2.1 实验系统介绍
• 5.2.2 模糊PID 控制系统实验结果分析
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢