焊線(xiàn)機(jī)焊接壓力控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)【獨(dú)家畢業(yè)課程設(shè)計(jì)帶任務(wù)書(shū)+開(kāi)題報(bào)告+外文翻譯】,焊線(xiàn)機(jī),焊接,壓力,控制系統(tǒng),設(shè)計(jì),獨(dú)家,畢業(yè),課程設(shè)計(jì),任務(wù)書(shū),開(kāi)題,報(bào)告,講演,呈文,外文,翻譯 1 開(kāi)題報(bào)告 1．本課題的研究?jī)?nèi)容、重點(diǎn)及難點(diǎn) 研究?jī)?nèi)容 全自動(dòng)超聲波金絲球焊線(xiàn)機(jī)是微電子封裝設(shè)備中的核心設(shè)備，它是集精密機(jī)械、自動(dòng)控制、圖像識(shí)別、計(jì)算機(jī)應(yīng)用、光學(xué)、超聲波焊接等多領(lǐng)域技術(shù)于一體的現(xiàn)代高科技微電子生產(chǎn)設(shè)備。利用超聲波焊線(xiàn)技術(shù)，在壓力、超生波能量的共同作用下，用細(xì)小的金線(xiàn)連接 片電極與框架上的焊盤(pán)。超聲波金絲球焊線(xiàn)機(jī)控制系統(tǒng)包括電源模塊、運(yùn)動(dòng)控制模塊、人機(jī)接口模塊、圖像采集模塊、超聲控制模塊、溫度控制模塊、焊接壓力控制模塊，這么多模塊分工明確，各有千秋。但在焊接的過(guò)程的，焊接壓力的大小、焊接壓力的時(shí)間長(zhǎng)度等過(guò)程對(duì)焊接的質(zhì)量起著決定性的作用，因此保 證焊接時(shí)壓力的穩(wěn)定對(duì)提高焊接質(zhì)量有著至關(guān)重要的作用。 所以本設(shè)計(jì)的著重點(diǎn)為焊接壓力控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 研究重點(diǎn)及難點(diǎn) 重點(diǎn)： （ 1） 壓力控制系統(tǒng)的壓力檢測(cè)，要能準(zhǔn)確的檢測(cè)到壓力的大小。 （ 2） 壓力控制系統(tǒng)的動(dòng)力的產(chǎn)生，要使得壓力的范圍滿(mǎn)足要求。 （ 3） 壓力控制系統(tǒng)的控制策略，要使得壓力能夠更快更準(zhǔn)的符合要求。 （ 4） 壓力控制系統(tǒng)的供電，取電要方便，供電要平穩(wěn)。 難點(diǎn)： （ 1） 如何去設(shè)計(jì)動(dòng)力的產(chǎn)生和控制，做到小電流驅(qū)動(dòng)大電流。 （ 2） 如何選擇和設(shè)計(jì)控制算法，做到穩(wěn)準(zhǔn)快。 （ 3） 整個(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 2 2．準(zhǔn)備情況 （查閱過(guò)的文獻(xiàn)資料及調(diào)研情況、現(xiàn)有設(shè)備、實(shí)驗(yàn)條件等） 研究概況及發(fā)展趨勢(shì) 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，計(jì)算機(jī)在工業(yè)控制中的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。如今計(jì)算機(jī)控制已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)。通過(guò)不斷的實(shí)踐、總結(jié)及創(chuàng)新，計(jì)算機(jī)控制理論也不斷地得到完善，涌現(xiàn)出各種先進(jìn)實(shí)用的計(jì)算機(jī)控制算法。目前，國(guó)內(nèi)外主要采用典型制、最優(yōu)控制、自適應(yīng)控制和智能控制理論來(lái)實(shí)現(xiàn)壓力控制系統(tǒng)的算法設(shè)計(jì)。 （ 1） 典型 制理論 制器自產(chǎn)生以來(lái)，一直是工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)用最廣、也是最成熟的控制器。目前大多數(shù)工業(yè)控制器都是 制器或其改進(jìn)型。盡管在控制領(lǐng)域，各種新型控制器不斷涌現(xiàn)，但 制器還是以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易實(shí)現(xiàn)、魯棒性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)處于主導(dǎo)地位。對(duì) 制器的設(shè)計(jì)和應(yīng)用，核心問(wèn)題之一是參數(shù)的整定。近年來(lái)， 制器的參數(shù)整定方法和技術(shù)也在不斷的發(fā)展之中，常用的 數(shù)整定方法有：常規(guī) 定法、基于模糊控制的 數(shù)整定法、基于小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的 數(shù)整定法以及基于遺傳算法的 數(shù)整定法等。這些整定方法利用了 其它先進(jìn)的控制理論，使得 果更佳。 （ 2） 最優(yōu)控制理論 在 20 世紀(jì) 50 年代后期，貝爾曼（ 龐特里亞根（ 人提出了最優(yōu)控制理論。該理論指出許多設(shè)計(jì)問(wèn)題可以轉(zhuǎn)化為最優(yōu)化問(wèn)題。最優(yōu)控制要解決的問(wèn)題主要可以歸結(jié)為：其一，利用最優(yōu)控制的辦法，尋找最優(yōu)設(shè)定值或最優(yōu)的工況：其二，設(shè)出最優(yōu)調(diào)節(jié)器，計(jì)算機(jī)參與在線(xiàn)控制，保證工況穩(wěn)定在設(shè)定值上。由于最優(yōu)控制通常需要繁雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算，需要精確的數(shù)學(xué)模型，盡管最優(yōu)控制的理論研究達(dá)到了相當(dāng)高的水平，但在工業(yè)中應(yīng)用還是有一定的難度。隨 著大批性能優(yōu)良、價(jià)格低廉的微型計(jì)算機(jī)投放市場(chǎng)，以及數(shù)字濾波、系統(tǒng)辨識(shí)的深入研究，最優(yōu)控制將會(huì)越來(lái)越廣泛地應(yīng)用到實(shí)際工程中去。 （ 3） 自適應(yīng)控制理論 所謂的自適應(yīng)控制就是不論外界發(fā)生巨大變化或系統(tǒng)產(chǎn)生不確定性，控制系統(tǒng)能自行調(diào)整參數(shù)或產(chǎn)生控制作用，使系統(tǒng)仍能按某一性能指標(biāo)運(yùn)行在最佳狀態(tài)的一種控制方法。用數(shù)字計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)一個(gè)控制器時(shí)，就能夠?qū)崿F(xiàn)比較復(fù)雜的控制算法，自然包括參數(shù)估計(jì)方法和控制設(shè)計(jì)算法。用這種方法可以獲得自適應(yīng)算法，即確定數(shù)學(xué)模型，實(shí)行控制系統(tǒng)的在線(xiàn)設(shè)計(jì)。自適應(yīng)控制的研究起源于 20 世紀(jì) 50 年代中期， 20 世 紀(jì) 70 年代，自適應(yīng)控制的工業(yè)應(yīng)用得到論證，職得了重要的進(jìn)展。在今天，自適應(yīng)控制理論在工業(yè)控制領(lǐng)域仍然有著廣泛的應(yīng)用。 3 （ 4） 智能控制理論 智能控制是 20 世紀(jì) 80 年代興起的一種控制理論，它能夠在無(wú)人于預(yù)的情況下自主地驅(qū)動(dòng)智能機(jī)器實(shí)現(xiàn)控制目標(biāo)因此，它能夠解決復(fù)雜的工程控制問(wèn)題，特別是那些難以建立被控對(duì)象精確數(shù)學(xué)模型的問(wèn)題。在實(shí)際的工程應(yīng)用中，常用的智能控制方法有：模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制以及遺傳算法控制。 目前，國(guó)內(nèi)壓力控制系統(tǒng)的自動(dòng)控制主要還是采用典型 制器來(lái)實(shí)現(xiàn)，自適應(yīng)控制、智能控制等控制理論也不斷地得到應(yīng) 用，但總體水平都不高，應(yīng)用在實(shí)際工程項(xiàng)目中的還不是很多。 綜合考慮各種因素，選用典型 制器作為焊接壓力的控制核心，完成金絲球焊線(xiàn)機(jī)焊接壓力控制系統(tǒng)的控制。 主要參考文獻(xiàn) [1] 胡壽松 M]. 北京：科學(xué)出版社， 2007 [2] 賈伯年，俞樸 M]. 南京：東南大學(xué)出版社， 2000 [3] 康華光 M]. 北京：高等教育出版社， 1999 [4] 譚浩強(qiáng) 言設(shè)計(jì)教程 [M]. 北京：清華大學(xué)出版社， 2007 [5] 陳燕秀 J]. 微計(jì)算機(jī)信息 ， 2008， (24):1026] 吳勇剛，王曉初，杜昌源，等 線(xiàn)機(jī)焊接壓力控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) [J]. 信息化縱橫 ， 2009，(14):677] 李勇，丁凡，李其波，等 J]. 傳感技術(shù)報(bào)， 2007， (20):23538] 吳雪文 D]. 廣東工業(yè)大學(xué)， 2012 [9] 吳杰 D]. 合肥工業(yè) 大學(xué)， 2005 [10] ， . as to in 977)406現(xiàn)有設(shè)備和實(shí)驗(yàn)條件 個(gè)人 計(jì)算機(jī) 、 51 單片機(jī)開(kāi)發(fā)板、 發(fā)板、 發(fā)板、示波器、直流穩(wěn)壓電源、數(shù)字萬(wàn)用表、開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室 4 3． 實(shí)施方案、進(jìn)度實(shí)施計(jì)劃及預(yù)期提交的畢業(yè)設(shè)計(jì)資料 實(shí)施方案 焊線(xiàn)機(jī)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)如圖 1 所示。硬件設(shè)計(jì)時(shí)，為了便于調(diào)試，采用模塊化設(shè)計(jì)，主要包括中心控制器模塊、在線(xiàn)檢測(cè)的焊接壓力模塊、預(yù)先設(shè)置的焊接壓力輸出模塊、計(jì)算機(jī)通信模塊、輸入及顯示模塊等 5 個(gè)部分。 本 設(shè)計(jì)是以單片機(jī)為核心的控制系統(tǒng)，即以單片機(jī)作為調(diào)節(jié)器， 輔助以配套的 A/D、 D/A 轉(zhuǎn)換單元及電路，通過(guò)執(zhí)行數(shù)字 序?qū)崿F(xiàn) 焊接壓力的 自動(dòng)調(diào)整。其結(jié)構(gòu)框圖如圖 2 所示。 具體的工作過(guò)程是：設(shè)定欲穩(wěn)定的電磁鐵的磁力大小，通過(guò)壓力檢測(cè)元件獲取當(dāng)前電磁鐵壓力值，經(jīng)模／數(shù)轉(zhuǎn)換芯片將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，送到單片機(jī)與設(shè)定值進(jìn)行比較，得到偏差信號(hào)。該信號(hào)經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)器做 算后，通過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換器將調(diào)節(jié)壓力信號(hào)由數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)。由于螺線(xiàn)管線(xiàn)圈中的電流與電磁鐵磁力成正比，通過(guò)調(diào)節(jié)螺線(xiàn)管中的電流大小，進(jìn)而控制電磁鐵磁力大小，從而達(dá)到穩(wěn)定電磁鐵磁力大小的目的。 A/D 圖 2 控制原理結(jié)構(gòu) 框圖 單片機(jī) D/A 電磁鐵驅(qū)動(dòng) 電磁鐵 壓力傳感器 給定 值 輸出 單片機(jī) 焊接 壓力檢測(cè) 焊接 壓力輸出 輸入及 顯示 計(jì)算機(jī) 圖 1 系統(tǒng)組成 5 進(jìn)度實(shí)施計(jì)劃 第一階段（ 2 月 28 日至 3 月 6 日）：方案設(shè)計(jì)，查找資料，畫(huà)出原理框架圖。 第二階段（ 3 月 7 日至 3 月 13 日）：方案論 證。 第三階段（ 3 月 14 日至 4 月 1 日）：硬件設(shè)計(jì)布局，器件選型，進(jìn)行調(diào)試。 第四階段（ 4 月 2 日至 5 月 15 日）：軟件編程并與硬件進(jìn)行聯(lián)調(diào)，最后提交該電路板。 預(yù)期提交的畢業(yè)設(shè)計(jì)資料 1、撰寫(xiě)兩萬(wàn)字以上的畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（附 15 篇以上的參考文獻(xiàn)）；在畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)中應(yīng)包括 300～ 500 個(gè)單詞的英文摘要及關(guān)鍵詞； 2、完成與課題相關(guān)英文資料的翻譯（約四萬(wàn)英文字符，附英文全文）； 3、設(shè)計(jì)出系統(tǒng)的硬件和完成相應(yīng)軟件程序設(shè)計(jì)，給出必需的硬件實(shí)現(xiàn)原理圖； 4、根據(jù)課題任務(wù)與要求，完成可供 演示 的功能樣機(jī)。 6 指導(dǎo)教師意見(jiàn) 指導(dǎo)教師： 年 月 日 開(kāi)題小組意見(jiàn) 開(kāi)題小組成員簽字： 年 月 日 院系審核意見(jiàn) 院系主管領(lǐng)導(dǎo)簽字： 年 月 日