基于数据驱动方法的金线焊线机控制器参数自整定方法

摘要

虽然随着控制理论的发展，更多的控制器被应用于实际工业控制系统之中，但是在90％的工业控制系统中应用的仍旧为PID控制器。由于没有一种高效的调节控制器参数的方式，大部分的控制器的参数还是由手动进行调整的，这种方式极大的降低了参数调整的效率，所得到的控制器的参数不是最优解，也不具有鲁棒性。
　　本文应用数据驱动方法对LED金线焊线机PID控制器参数进行自整定，首先应用非迭代的数据驱动方法对控制器的参数进行粗调整，再应用迭代的数据驱动方法对控制器的参数进行微调整，最终得到可以应用于实际系统之中的优化的控制器的参数。本文所采用的非迭代的数据驱动方法为非迭代的基于相关性分析的控制器参数整定(NICBT)方法，并将其与虚拟参考反馈整定(VRFT)方法进行比较，证明应用 NICBT方法所得到的控制器的参数应用于实际系统所得到的控制效果要优于 VRFT方法。本文中所用的对控制器参数进行微调整的方法为迭代的基于相关性分析的控制器参数整定(ICBT)方法，并将其与基于控制准则的数据驱动方法进行比较。
　　本文对NICBT方法，VRFT方法和ICBT方法在MATLAB中进行了仿真，分析了将该方法应用于实际系统中的可行性。并将NICBT方法，VRFT方法，ICBT方法和基于控制准则的数据驱动方法应用于LED金线焊线机XY平台各轴控制器参数的自整定中。本文将由NICBT方法得到的控制器的参数作为微调整时控制器的初始参数，进一步应用ICBT方法，经过迭代得到在该初始值附近的最优解。将这种粗调整加微调整的控制器参数整定方法应用于LED金线焊线机系统可以得到满足系统性能指标要求的控制器的参数。

目录

基于数据驱动方法的金线焊线机控制器参数自整定方法

DATA-DRIVEN BASED CONTROLLERPARAMETERS TUNING FOR WIRE BONDERS

摘 要

Abstract

目 录

第 1 章 绪论

1.1 课题背景及意义

1.2 工业控制中PID控制器的应用

1.3 课题的研究目的

1.4 课题的研究内容

第 2 章 数据驱动方法

2.1 非迭代的基于相关性分析的控制器参数整定（NICBT）方法

2.1.1 NICBT算法

2.1.2 带约束的最小二乘算法

2.1.3 NICBT方法的仿真结果

2.2 虚拟参考反馈整定（VRFT）方法

2.2.1 VRFT算法

2.2.2 VRFT方法的仿真结果

2.3 迭代基于相关性分析的控制器参数整定（ICBT）方法

2.3.1 ICBT算法

2.3.2 ICBT方法的仿真结果

2.4 基于控制准则的数据驱动方法

2.4.1 基于控制准则的数据驱动算法

2.5 本章小结

第 3 章 系统组成

3.1 金线焊线机系统

3.2 XY平台

3.3 单轴系统组成

3.4 本章小结

第 4 章 实验结果及讨论

4.1 输入信号的选择

4.1.1 阶跃信号

4.1.2 PRBS信号

4.1.3 扫频信号

4.2 NICBT方法的实验结果

4.2.1 速度环控制器参数自整定结果

4.2.2 位置环控制器参数自整定结果

4.3 VRFT方法的实验结果

4.3.1 速度环控制器参数自整定结果

4.3.2 位置环控制器参数自整定结果

4.4 ICBT方法的实验结果

4.4.1 辨识系统的模型

4.4.2 位置环控制器参数自整定结果

4.5 基于迭代准则的数据驱动方法的实验结果

4.5.1 速度环控制器参数自整定结果

4.5.2 位置环控制器参数自整定结果

4.6 方法比较

4.6.1 NICBT方法与VRFT方法比较

4.6.2 两步整定方法与基于控制准则的数据驱动方法比较

4.6.3 数据驱动方法与手动调节方法比较

4.7 本章小结

结 论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明

哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书

致 谢