[发明专利]激光软钎焊功率自动控制系统的温度-功率建模方法

说明书

本发明公开了一种激光软钎焊功率自动控制系统的温度‑功率建模方法，包括以下步骤：获取激光软钎焊过程中的温度和功率的数据；设计包括温度损失的因素；获取给定的目标温度曲线与实际输出温度的差值；选择初始时刻，以形成经过N个采样周期完成钎焊过程后差值的矩阵，并利用矩阵得到动态特性模型；基于激光软钎焊过程的热力学公式，在离散时域内，利用线性叠加原理对动态特性模型进行修正，获取系统的预测模型；以及反复调整利用迭代递推模拟处理以得到最优控制量序列；本发明消除了焊接过程中实际系统输出温度与目标给定温度之间产生的偏差，减小了求解过程的计算量，缩短了计算时间。

技术领域

本发明涉及激光软钎焊控制领域，具体的说是激光软钎焊功率自动控制系统的温度-功率建模方法。

背景技术

激光软钎焊技术作为一种兼顾质量喝效率的焊接方法由于焊接产品低变形和高精度的特点克服了传统焊接方式加热时间长，电路板无法长时间承受高温由此引发的表面组装器件连接可靠性的问题，正是由于上述特点使得激光软钎焊技术。广泛应用于特殊电子设备中的电路组件焊接。

在激光软钎焊功率自动控制系统的应用中大多通过现场工程师根据经验设计合适的PID控制，但是在实际生产中，焊接产品种类五花八门对于不特定的非标准件很难做到对于每一个非标准件都设计相应合适的PID控制，即便可以做到也十分消耗时间不利于实际应用。而如若承焊器件中如果控制效果达不到设定的要求将直接导致承焊器件需要重焊甚至与废弃掉。这都会造成直接的经济损失。

基于此，针对上述现状中的问题，本发明提出了能够消除在焊接过程中实际系统输出温度与目标给定温度之间产生的偏差的激光软钎焊功率自动控制系统的温度-功率建模方法。

发明内容

为了解决现有激光软钎焊功率控制系统没有数学模型，相应的控制方法少的情况，提供一种能够消除在焊接过程中实际系统输出温度与目标给定温度之间产生的偏差的激光软钎焊功率自动控制系统的温度-功率建模方法。

本发明所采用的技术方案如下：

激光软钎焊功率自动控制系统的温度-功率建模方法，包括以下步骤：

获取激光软钎焊过程中的温度和功率的数据；

设计包括温度损失的因素；

获取给定的目标温度曲线与实际输出温度的差值；

选择初始时刻，以形成经过N个采样周期完成钎焊过程后差值的矩阵，并利用矩阵得到动态特性模型；

基于激光软钎焊过程的热力学公式，在离散时域内，利用线性叠加原理对动态特性模型进行修正，获取系统的预测模型；以及

反复调整利用迭代递推模拟处理以得到最优控制量序列。

本发明进一步改进在于，获取温度功率数据后还包括对温度功率数据进行滤波处理。

本发明进一步改进在于，所述差值由承焊器件、焊盘、焊膏以及流体之间热量的平衡及其动力学特性来限定。

本发明进一步改进在于，所述离散时域设定为温度检测频率0.5ms/次。

本发明进一步改进在于，所述温度损失的因素包括热传导损耗、空气对流散热以及锡膏比热容随锡膏热力学状态不同而相应变换。

本发明进一步改进在于，所述矩阵为：

E＝(e(k₀),e(k₀+1),...,e(k₀+i),...,e(k₀+N))^T，

其中，k₀为软钎焊开始时刻，N为采样周期的数量，e(k₀+i)为从激光软钎焊开始时刻起第i个采样周期后的目标温度与实际系统输出温度的误差。