[发明专利]一种基于遗传优化的多线切割机张力控制方法

说明书

本发明提供了一种基于遗传优化的多线切割机张力控制方法，该方法考虑了收卷轴和放卷轴的时滞特点，由于输出电机的控制信号产生的控制效果会有滞后，本发明在采用遗传算法对PID参数优化时，根据当前的张力误差和误差变化率，对滞后的控制效果进行预估，设计了动态适应度函数。而且设置遗传优化时间，在一定的时间内得到最佳参数，达到对张力控制的实时性要求，提高系统稳定性。本发明实现简单，满足实际应用的需要。

技术领域

本发明涉及一种基于遗传优化的多线切割机张力控制方法。

背景技术

多线切割技术是目前世界上先进的硅片加工技术，它的原理是：通过高速运动的钢线带动附着在钢丝上的切割磨料(包括游离磨料和固结磨料)对半导体等硬脆材料进行摩擦，从而达到切割效果。多线切割机切丝张力系统是典型小张力、线型卷绕张力控制系统，张力控制在多线切割机中具有举足轻重的作用，是其核心部分，是影响产品质量的重要因素。

目前针对多线切割机张力控制方法已有研究，发明专利“一种硅片多线切割张力控制系统及控制方法”(授权公告号：CN 102555093 B)、“一种基于FPGA的薄膜收卷张力控制系统及方法”(授权公告号：CN 104709748 B)等等，但是由于多线切割机张力系统是强耦合、非线性系统，要求控制系统响应速度快、抗干扰能力强、鲁棒性好，因此必须提出新的方法有效提高张力控制精度。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种高精度的多线切割机张力控制方法。

为实现上述目的，本发明提供一种基于遗传优化的多线切割机张力控制方法，针对多线切割机的收卷轴和放卷轴，通过电机速度调节控制张力恒定，采用遗传算法对PID的三个参数在线优化，在遗传优化过程中，考虑张力系统时滞的影响，设计带误差预测功能的动态适应度函数：

式中：z₁＝e，e为张力误差，α、β为常数，α、β根据z₁和z₂来选择，原则如下：

1)|z₃|＞Φ,|z₂|＞0,则α、β取较大值；

2)|z₃|＞Φ,|z₂|＜0,则α、β取较小值；

3)|z₃|≤Φ，则α、β取中值；

其中Φ根据具体系统确定。

优选的，采用遗传算法对PID的三个参数在线优化时，限制遗传优化计算时间，保证系统稳定运行。

综上所述，本发明提出的一种基于遗传优化的多线切割机张力控制方法，针对收卷轴和放卷轴，由于输出电机的控制信号产生的控制效果会有滞后，本发明在采用遗传算法对PID参数优化时，根据当前的张力误差和误差变化率，对滞后的控制效果进行预估，设计了动态适应度函数，提升控制效果。同时，限制遗传优化时间，在一定的时间内得到最佳参数，达到对张力控制的实时性要求，提高系统稳定性。

附图说明

图1为本发明系统张力控制结构图。

图2为本发明张力在线遗传优化流程图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地实施。

本发明提供一种基于遗传优化的多线切割机张力控制方法，针对多线切割机的收卷轴和放卷轴，通过电机速度调节控制张力恒定。如图1所示，张力控制采用三闭环控制方式，从内到外依次是电流环、速度环和张力环，图1中V为相邻导轮的速度。采用遗传算法对张力环的PID控制器的三个参数在线优化，优化流程如图2所示。