[發明專利]一種激光軟釬焊設備焊接過程中的溫度控制方法

在審

• 申請號: 202310113972.0
• 申請日: 2023-02-13
• 公開（公告）號: CN116140735A
• 公開（公告）日: 2023-05-23
• 發明（設計）人: 陳智華;洪培清;陳嘉森;饒永生;朱恩強;劉文斌;溫武;石曉龍
• 申請（專利權）人: 廣州大學
• 主分類號: B23K1/005
• 分類號: B23K1/005;G05D23/20;B23K3/00;G05B11/42
• 代理公司: 北京高航知識產權代理有限公司 11530
• 代理人: 覃釗雄

1.一種激光軟釬焊設備焊接過程中的溫度控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

第一步：在一個精確的數學模型的前提下，對模型進行離散化，列出離散化公式并進行Z變換，得到每個周期的被控對象；

第二步：在每個周期內，在每個周期內，將PID控制器和被控對象串聯，求出閉環傳遞函數，進行極點配置，令特征多項式為期望特征多項式，計算出PID控制器參數；

第三步：對第一個加熱周期進行誤差計算，將誤差輸入到下一周期的PID控制器進行運算，得到結果值為激光功率；

第四步：以此類推，以保證每次的誤差在一個可控的范圍內。

2.根據權利要求1所述的一種激光軟釬焊設備焊接過程中的溫度控制方法，其特征在于：所述PID控制器為自校正PID控制器，在現有基礎數學模型的基礎上，使用極點配置方法設計完成，采用增量式PID控制：

故ΔP(k)＝P(k)-P(k-1)＝g₀e(k)+g₁e(k-1)+g₂e(k-2)；

其中，g₀＝k_p+k_i+k_d,g₁＝-k_p-2k_d,g₂＝k_d

進行Z變換，得：

簡記為：

其中，F＝1-z^-1,G＝g₀+g₁z^-1+g₂z^-2，P(k)為第k個周期計算得到的激光功率值，T_r(k)為第k個周期的目標溫度，T(k)為第k個周期的輸出溫度。

3.根據權利要求2所述的一種激光軟釬焊設備焊接過程中的溫度控制方法，其特征在于：所述極點配置方法為：確定好期望閉環特征多項式后，由于閉環特征多項式取決于PID控制器和被控對象，又因為被控對象已知，因此，便能反過來推出PID的具體參數；

被控對象為：

A(z^-1)T(k)＝z^-1B(z^-1)P(k)+r(k)；

其中，A＝1-az^-1,B＝b，a和b為與系統有關的參數，都為已知參數，r(k)為擾動值，閉環傳遞函數的求導過程如下：

4.根據權利要求2所述的一種激光軟釬焊設備焊接過程中的溫度控制方法，其特征在于：所述自校正PID控制器使用極點配置的方法，使整個控制系統的閉環特征多項式為期望特征多項式，解出方程，即可得到PID控制器的參數；

期望特征多項式為：

Am(z^-1)＝1-a₁z^-1+a₂z^-2+...+a_nz^-n?。