[發明專利]一種基于遺傳優化的多線切割機張力控制方法

在審

• 申請號: 201810391115.6
• 申請日: 2018-04-27
• 公開（公告）號: CN108646797A
• 公開（公告）日: 2018-10-12
• 發明（設計）人: 何金保;駱再飛;廖遠江;仇丹
• 申請（專利權）人: 寧波工程學院
• 主分類號: G05D15/01
• 分類號: G05D15/01;G05B11/42
• 代理公司: 蘇州翔遠專利代理事務所(普通合伙) 32251
• 代理人: 劉計成

本發明提供了一種基于遺傳優化的多線切割機張力控制方法，該方法考慮了收卷軸和放卷軸的時滯特點，由于輸出電機的控制信號產生的控制效果會有滯后，本發明在采用遺傳算法對PID參數優化時，根據當前的張力誤差和誤差變化率，對滯后的控制效果進行預估，設計了動態適應度函數。而且設置遺傳優化時間，在一定的時間內得到最佳參數，達到對張力控制的實時性要求，提高系統穩定性。本發明實現簡單，滿足實際應用的需要。

技術領域

本發明涉及一種基于遺傳優化的多線切割機張力控制方法。

背景技術

多線切割技術是目前世界上先進的硅片加工技術，它的原理是：通過高速運動的鋼線帶動附著在鋼絲上的切割磨料(包括游離磨料和固結磨料)對半導體等硬脆材料進行摩擦，從而達到切割效果。多線切割機切絲張力系統是典型小張力、線型卷繞張力控制系統，張力控制在多線切割機中具有舉足輕重的作用，是其核心部分，是影響產品質量的重要因素。

目前針對多線切割機張力控制方法已有研究，發明專利“一種硅片多線切割張力控制系統及控制方法”(授權公告號：CN 102555093 B)、“一種基于FPGA的薄膜收卷張力控制系統及方法”(授權公告號：CN 104709748 B)等等，但是由于多線切割機張力系統是強耦合、非線性系統，要求控制系統響應速度快、抗干擾能力強、魯棒性好，因此必須提出新的方法有效提高張力控制精度。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種高精度的多線切割機張力控制方法。

為實現上述目的，本發明提供一種基于遺傳優化的多線切割機張力控制方法，針對多線切割機的收卷軸和放卷軸，通過電機速度調節控制張力恒定，采用遺傳算法對PID的三個參數在線優化，在遺傳優化過程中，考慮張力系統時滯的影響，設計帶誤差預測功能的動態適應度函數：

式中：z₁＝e，e為張力誤差，α、β為常數，α、β根據z₁和z₂來選擇，原則如下：

1)|z₃|＞Φ,|z₂|＞0,則α、β取較大值；

2)|z₃|＞Φ,|z₂|＜0,則α、β取較小值；

3)|z₃|≤Φ，則α、β取中值；

其中Φ根據具體系統確定。

優選的，采用遺傳算法對PID的三個參數在線優化時，限制遺傳優化計算時間，保證系統穩定運行。

綜上所述，本發明提出的一種基于遺傳優化的多線切割機張力控制方法，針對收卷軸和放卷軸，由于輸出電機的控制信號產生的控制效果會有滯后，本發明在采用遺傳算法對PID參數優化時，根據當前的張力誤差和誤差變化率，對滯后的控制效果進行預估，設計了動態適應度函數，提升控制效果。同時，限制遺傳優化時間，在一定的時間內得到最佳參數，達到對張力控制的實時性要求，提高系統穩定性。

附圖說明

圖1為本發明系統張力控制結構圖。

圖2為本發明張力在線遺傳優化流程圖。

具體實施方式

以下通過特定的具體實例說明本發明的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所揭露的內容輕易地實施。

本發明提供一種基于遺傳優化的多線切割機張力控制方法，針對多線切割機的收卷軸和放卷軸，通過電機速度調節控制張力恒定。如圖1所示，張力控制采用三閉環控制方式，從內到外依次是電流環、速度環和張力環，圖1中V為相鄰導輪的速度。采用遺傳算法對張力環的PID控制器的三個參數在線優化，優化流程如圖2所示。