激光软钎焊设备的温度控制方法、系统、设备和介质技术方案

本方案涉及激光软钎焊设备的温度控制方法、系统、设备和介质，控制方法包括：根据目标曲线获取预测时域内的目标温度序列，根据目标温度序列和预测模型的预测温度建立代价函数，并建立约束条件，预测模型用于预测未来一段时间内的预测温度，在满足约束条件的情况下，使代价函数最小，求解得到最优控制序列，从最优控制序列中确定目标控制功率，根据目标控制功率驱动激光软钎焊设备加热焊点。本发明专利技术可以减少实际输出温度与目标温度之间的误差值，提高系统的响应速度和控制精度，应用于焊接控制领域。域。域。

【技术实现步骤摘要】
激光软钎焊设备的温度控制方法、系统、设备和介质


[0001]本专利技术涉及焊接控制领域，尤其涉及激光软钎焊设备的温度控制方法、系统、设备和介质。

技术介绍

[0002]激光软钎焊技术广泛的应用于电子元器件、摄像头模组、汽车电子等领域，对电路板进行焊接，在激光软钎焊的焊接过程中，对加热区域的温度控制相当重要，温度直接影响了钎料的润湿性、流动性和填充效果，如果温度过高，钎料会过快融化，甚至蒸发，导致焊缝不充分或形成熔焊；如果温度过低，钎料会流动性差，不能很好地润湿母材，导致焊缝不均匀或形成空洞。
[0003]现有的激光软钎焊的焊接温度控制基于PI控制实现，但是，在使用PI控制温度的过程中，降低了系统的响应速度和控制精度，实际输出的温度与目标温度的误差值偏大，输出功率波动也比较大。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术的目的是提供了激光软钎焊设备的温度控制方法、系统、设备和介质，可以减少实际输出温度与目标温度之间的误差值，提高系统的响应速度和控制精度。
[0005]为了解决上述问题，第一方面，本专利技术提供了一种激光软钎焊设备的温度控制方法，包括：
[0006]根据目标曲线获取预测时域内的目标温度序列；
[0007]根据目标温度序列和预测模型的预测温度建立代价函数，并建立约束条件；所述预测模型用于预测未来一段时间内的预测温度；
[0008]在满足所述约束条件的情况下，使所述代价函数最小，求解得到最优控制序列；
[0009]从所述最优控制序列中确定目标控制功率，根据所述目标控制功率驱动激光软钎焊设备加热焊点。
[0010]可选地，所述根据目标温度序列和预测模型的预测温度建立代价函数，具体包括:
[0011]利用控制模型根据所述预测温度，得到预测控制序列；
[0012]计算所述预测温度与所述目标温度序列之差的第一平方值，计算所述预测控制序列的第二平方值；
[0013]对所述第一平方值和所述第二平方值进行加权求和，建立所述代价函数。
[0014]可选地，所述控制模型为其中M为锡膏质量，s为焊盘面积，c为锡膏比热容，h为散热系数，P为激光功率，T为当前温度值，T0为环境温度，α为锡膏对激光的吸收率。
[0015]可选地，得到所述预测温度的过程为：
[0016]根据当前温度和上一时刻的预测温度，计算预测误差；
[0017]根据机理模型预测未来一段时间内的预测温度序列，所述机理模型位于所述预测模型中；
[0018]将所述预测误差乘以预设反馈量得到修正值，将所述修正值与所述预测温度序列相加，得到所述预测温度。
[0019]可选地，所述根据机理模型预测未来一段时间内的预测温度序列，具体包括：
[0020]对所述机理模型进行离散化处理；
[0021]根据所述当前温度和所述目标控制功率，利用离散化处理后的机理模型，得到未来一段时间内的预测温度序列。
[0022]可选地，所述根据所述当前温度和所述目标控制功率，利用目标离散化处理后的机理模型，得到未来一段时间内的预测温度序列，具体包括：
[0023]将所述未来一段时间分割为n个控制周期，所述n为大于1的正整数；
[0024]根据以下公式预测n个控制周期的预测温度：
[0025][0026]其中，A和B为常数项，i为自然数，u(k+i|k)为在第k个控制周期预测第k+i个控制周期的控制功率，x(k+n|k)为第n个控制周期的预测温度，x(k)为所述当前温度，u(k|k)为所述目标控制功率；
[0027]集合n个控制周期的预测温度得到未来一段时间内的预测温度序列。
[0028]为了解决上述问题，第二方面，本专利技术提供了一种激光软钎焊设备的温度控制系统，包括获取模块、预测模块、滚动优化模块和控制模块，其中，
[0029]所述获取模块，用于根据目标曲线获取预测时域内的目标温度序列；
[0030]所述预测模块，用于根据目标温度序列和预测模型的预测温度建立代价函数，并建立约束条件；所述预测模型用于预测未来一段时间内的预测温度；
[0031]所述滚动优化模块，用于在满足所述约束条件的情况下，使所述代价函数最小，求解得到最优控制序列；
[0032]所述控制模块，用于从所述最优控制序列中确定目标控制功率，根据所述目标控制功率驱动激光软钎焊设备加热焊点。
[0033]为了解决上述问题，第三方面，本专利技术提供了一种激光软钎焊设备，所述设备还包括焊接台、控制系统、激光电源系统、半导体激光器和光学聚焦系统，其中，
[0034]所述控制系统连接所述激光电源系统、所述光学聚焦系统和所述焊接台，所述激光电源系统连接所述半导体激光器；
[0035]所述焊接台，用于放置焊接物；
[0036]所述控制系统，用于实现第一方面任一项所述方法；
[0037]所述激光电源系统，用于根据所述目标控制功率提供目标控制信号；
[0038]所述半导体激光器，用于根据所述目标控制信号形成激光；
[0039]所述光学聚焦系统，用于矫正所述激光，将所述激光反射到所述焊接台上。
[0040]为了解决上述问题，第四方面，本专利技术提供了一种电子设备，所述电子设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现第一方面任一项所述的方法。
[0041]为了解决上述问题，第一方面，本专利技术提供了一种计算机可读存储介质，其中存储有处理器可执行的程序，所述处理器可执行的程序在由处理器执行时用于执行如第一方面任一项所述的方法。
[0042]实施本专利技术包括以下有益效果：本专利技术通过根据目标曲线获取预测时域内的目标温度序列，根据目标温度序列和预测模型的预测温度建立代价函数，并建立约束条件，在满足所述约束条件的情况下，使所述代价函数最小，求解得到最优控制序列，从所述最优控制序列中确定目标控制功率，根据所述目标控制功率驱动设备加热焊点，利用预测模型的预测温度形成反馈控制，结合反馈控制与目标控制序列建立代价函数，形成一个滚动优化的开环控制，同时考虑了预测温度、目标温度对输出温度的影响，降低了实际输出温度与目标温度的误差，提高系统的响应速度和控制精度和降低了输出功率波动。
附图说明
[0043]图1是本专利技术提供的实现一种激光软钎焊设备的温度控制方法的控制系统的示意图；
[0044]图2是本专利技术提供的一种激光软钎焊设备的温度控制方法的流程图；
[0045]图3是本专利技术提供的系统开环给定恒功率进行焊接时锡膏的温度曲线图；
[0046]图4是本专利技术提供的给定目标温度曲线示意图；
[0047]图5是本专利技术提供的控制信号权重为0时系统的误差曲线图；
[0048]图6是本专利技术提供的控制信号权重为0时系统的功率曲线图；
[0049]图7是本专利技术提供的温度误差和控制信号权重比为100：1时系统的误差曲线图；
[0050]图8本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激光软钎焊设备的温度控制方法，其特征在于，包括：根据目标曲线获取预测时域内的目标温度序列；根据目标温度序列和预测模型的预测温度建立代价函数，并建立约束条件；所述预测模型用于预测未来一段时间内的预测温度；在满足所述约束条件的情况下，使所述代价函数最小，求解得到最优控制序列；从所述最优控制序列中确定目标控制功率，根据所述目标控制功率驱动激光软钎焊设备加热焊点。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据目标温度序列和预测模型的预测温度建立代价函数，具体包括:利用控制模型根据所述预测温度，得到预测控制序列；计算所述预测温度与所述目标温度序列之差的第一平方值，计算所述预测控制序列的第二平方值；对所述第一平方值和所述第二平方值进行加权求和，建立所述代价函数。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述控制模型为其中M为锡膏质量，s为焊盘面积，c为锡膏比热容，h为散热系数，P为激光功率，T为当前温度值，T0为环境温度，α为锡膏对激光的吸收率。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，得到所述预测温度的过程包括：根据当前温度和上一时刻的预测温度，计算预测误差；根据机理模型预测未来一段时间内的预测温度序列，所述机理模型位于所述预测模型中；将所述预测误差乘以预设反馈量得到修正值，将所述修正值与所述预测温度序列相加，得到所述预测温度。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据机理模型预测未来一段时间内的预测温度序列，具体包括：对所述机理模型进行离散化处理；根据所述当前温度和所述目标控制功率，利用离散化处理后的机理模型，得到未来一段时间内的预测温度序列。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述当前温度和所述目标控制功率，利用目标离散化处理后的机理模型，得到未来一段时间内的预测温度序列，具体包括：将所述未来一段时间分割为n个控制周期，所述n为大于1的正整数；根据以下公式预测n个控制周期的预测温度：

【专利技术属性】
技术研发人员：陈智华，洪培清，陈嘉森，张涛，刘文斌，石晓龙，朱恩强，饶永生，方刚，杨洁，
申请(专利权)人：广州大学，
类型：发明
国别省市：