三相异步感应式电磁泵控制系统设计

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。

目录

三相异步感应式电磁泵控制系统设计

DESIGN OF THREE-PHASE ASYNCHRONOUS ELECTROMAGNETIC INDUCTION PUMP CONTROL SYSTEM

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

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