QSP-2贴片机位置控制系统的研究与设计

摘要

贴片机位置控制技术是SMT的核心技术。本文根据QSP-2贴片机位置控制系统的特点，研究了运用基于遗传算法的模糊神经网络PID控制器对其位置系统进行控制。通过仿真和试验结果表现了集合模糊逻辑推理强大的结构性知识表达能力与神经网络自学习能力的模糊神经网络的优异性能，以及遗传算法作为一种全局优化算法在多目标寻优中的强大优势。 首先，介绍了QSP-2贴片机的位置伺服电机一直流无刷电机的结构、工作原理、运行特性以及直流无刷电机的PWM控制技术。在此基础上推导了电机的数学模型，并设计了直流无刷电机的电流调节器和转速调节器，通过仿真实验结果，充分说明了转速调节器在控制无静差、抗扰动、决定电机最大电流等方面的作用以及电流调节器在抗扰动、加快动态响应过程、电机过载时限制电枢电流等方面的作用。 其次，设计了基于遗传算法的模糊神经网络PID位置控制器。着重介绍了基于联接机制的模糊神经网络的结构，以及遗传算法对模糊神经网络的网络结构(规则)和隶属度函数的优化。通过实例详细地给出了优化过程(染色体编码方式的选择、个体适应度函数的选择等)和优化结果，并通过仿真结果，充分地说明了模糊神经网络的优异性能以及遗传算法在多目标寻优中的强大优势。 最后，设计了基于B30A8驱动器和固高GT-400-SV-PCI-G运动控制卡的QSP-2贴片机的位置控制系统。其中介绍了Matlab与Visual C++混合编程、高精度的位置传感器.光栅的原理、固高GT-400-SV-PCI-G运动控制卡的使用方法以及位置控制系统的应用程序。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1引言

1.2课题来源

1.3贴片机的发展概况

1.4课题研究意义

1.5 QSP-2贴片机简介

1.6论文的内容安排

第二章直流无刷电机的基本结构与工作原理

2.1引言

2.2直流无刷电机简介

2.3直流无刷电机的结构

2.3.1直流无刷电机本体

2.3.2电子换相线路

2.3.3转子位置传感器

2.4直流无刷电机工作原理

2.4.1电枢绕组的联结方式

2.4.2换相

2.5直流无刷电机的运行特性

2.5.1起动特性

2.5.2工作特性

2.5.3机械特性和调速特性

2.6直流无刷电机的正反转

2.6.1正转

2.6.2反转

2.7直流无刷电动机的PWM控制技术

2.8小结

第三章直流无刷电机的数学模型及电流环与转速环的设计

3.1引言

3.2三相绕组直流无刷电机主电路基本类型

3.2.1三相半控电路

3.2.2三相星型联接全控电路

3.3直流无刷电机的数学模型

3.4电流调节器的设计

3.4.1电流调节器的作用

3.4.2电流环的简化

3.4.3电流调节器的结构和参数选择

3.5转速调节器的设计

3.5.1转速调节器的作用

3.5.2电流环的等效闭环传递函数

3.5.3转速调节器的结构和参数选择

3.6仿真结果

3.7小结

第四章直流无刷电机位置环的设计

4.1引言

4.2模糊神经网络简介

4.2.1模糊逻辑与神经网络的融合

4.2.2基于联接机制的模糊神经网络

4.3遗传算法

4.3.1遗传算法简介

4.3.2遗传算法的流程

4.3.3遗传算法的理论基础-模式定理

4.4基于遗传算法的模糊神经网络

4.4.1五层前馈网络结构

4.4.2基于遗传算法的模糊神经网络的网络结构与隶属度函数的优化

4.5.1输入输出模糊子集的划分和初始参数设定

4.5.2网络结构的优化结果

4.5.3隶属度函数的优化结果

4.5.4优化后控制器的控制效果

4.6总结

第五章QSP-2位置控制系统的实现与研究

5.1引言

5.2基于B30A8驱动器的电流调节器和转速调节器的实现

5.3基于固高GT-400-SV-PCI-G运动控制卡的位置控制器的实现

5.3.1 VC与MATLAB混合编程

5.3.2位置传感器——光栅

5.3.3固高GT-400-SV-PCI-G运动控制卡

5.3.4位置控制环

5.4应用程序介绍

5.5总结

第六章总结与展望

6.1工作总结

6.2展望

参考文献

硕士期间发表的论文

附录

致 谢