發(fā)布時間：2017-04-01 08:06

  本文關(guān)鍵詞：超聲換能系統(tǒng)的動態(tài)匹配研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：超聲技術(shù)被廣泛應用在工業(yè)生產(chǎn)中,如電子封裝行業(yè)、超聲加工行業(yè)等。一般大功率的超聲設備必須具有匹配電路,但目前的匹配電路大多數(shù)采用靜態(tài)匹配電路,而且是在系統(tǒng)沒有加任何負載的情況下進行的研究。實際上,換能器在加工過程中,溫度變化、負載變化和工具磨損等都會影響換能器參數(shù)改變,必然會導致靜態(tài)匹配失調(diào),這就會造成無功功率產(chǎn)生、振動幅度減小等問題。顯然,靜態(tài)匹配不適于大功率設備長期作業(yè)。因此,本文著手對超聲系統(tǒng)進行動態(tài)調(diào)諧匹配研究。根據(jù)換能器的機電等效模型分析其電阻抗特性,對采用串聯(lián)電感來抵消換能器容性特性的匹配電路進行研究。根據(jù)電路知識,推導出換能器等效參數(shù)與匹配參數(shù)的函數(shù)關(guān)系。用MATLAB分析得出換能器動態(tài)電阻參數(shù)變化對匹配參數(shù)值影響較大。利用MATLAB/Simulink平臺,搭建仿真模型,分析換能器參數(shù)變化和匹配參數(shù)變化對相位差的影響,理論分析動態(tài)匹配電路的可行性。采用能夠?qū)崿F(xiàn)自動控制的數(shù)字式可調(diào)電感的動態(tài)匹配方案�；赟TM32平臺搭建動態(tài)匹配電路,根據(jù)動態(tài)匹配參數(shù)與換能器參數(shù)變化規(guī)律選擇數(shù)字式電感的具體值。采用在線檢測換能器阻抗,計算精度較高的過零比較法測量控制信號相位差,由ARM進行信息處理,控制繼電器切換相應的匹配電感,實現(xiàn)對超聲系統(tǒng)的實時動態(tài)匹配。采用模糊自適應PID控制器對動態(tài)匹配下的超聲系統(tǒng)頻率跟蹤進行控制,提高系統(tǒng)動態(tài)匹配的準確性�；贛ATLAB模糊工具箱和Simulink仿真平臺,搭建基于動態(tài)匹配頻率跟蹤控制算法的Simulink仿真模型,仿真分析當系統(tǒng)切換不同電感時系統(tǒng)的頻率跟蹤速度可達到0.2 ms,提高了系統(tǒng)的頻率跟蹤速度,保證系統(tǒng)動態(tài)匹配效果。在完成硬件平臺搭建和控制器仿真分析的基礎上,對超聲系統(tǒng)切換不同電感進行了試驗,分別在空載和加負載情況下進行分析。實驗證明,動態(tài)匹配電路能夠滿足系統(tǒng)參數(shù)變化時相位差仍保持在0 o,滿足超聲換能系統(tǒng)動態(tài)匹配目的,提高了大功率超聲設備的工作效率。
【關(guān)鍵詞】：換能系統(tǒng) 動態(tài)匹配 頻率跟蹤 模糊自適應PID控制器
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TB552
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 緒論9-16
• 1.1 課題的背景及研究意義9-11
• 1.2 國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀及分析11-14
• 1.2.1 靜態(tài)匹配狀況11-12
• 1.2.2 動態(tài)匹配狀況12-14
• 1.2.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀總結(jié)14
• 1.3 主要研究內(nèi)容14-16
• 第2章 換能器電端匹配模型研究16-29
• 2.1 引言16
• 2.2 換能器的電阻抗特性16-20
• 2.3 換能器的匹配原理20-21
• 2.4 換能器匹配模型的建立及仿真21-28
• 2.5 本章小結(jié)28-29
• 第3章 動態(tài)匹配方案的設計29-40
• 3.1 引言29
• 3.2 控制方案29-30
• 3.3 動態(tài)匹配模塊30-35
• 3.3.1 動態(tài)匹配電路30-32
• 3.3.2 阻抗在線檢測32-35
• 3.4 DDS信號發(fā)生器35-37
• 3.5 軟件設計37-39
• 3.5.1 主程序設計37-38
• 3.5.2 阻抗角檢測程序設計38-39
• 3.6 本章小結(jié)39-40
• 第4章 動態(tài)匹配的頻率控制40-52
• 4.1 引言40
• 4.2 模糊自適應PID控制原理40-42
• 4.2.1 PID控制40-41
• 4.2.2 模糊自適應PID41-42
• 4.3 模糊自適應PID控制器設計42-47
• 4.3.1 語言變量及隸屬函數(shù)設計42-45
• 4.3.2 模糊規(guī)則的制定45-47
• 4.4 模糊自適應PID控制器的仿真與結(jié)果分析47-51
• 4.4.1 仿真模型的搭建47-48
• 4.4.2 仿真結(jié)果分析48-51
• 4.5 本章小結(jié)51-52
• 第5章 實驗52-58
• 5.1 驅(qū)動電路實驗52-53
• 5.2 動態(tài)匹配電路實驗53-57
• 5.2.1 靜態(tài)匹配實驗54-55
• 5.2.2 動態(tài)匹配實驗55-57
• 5.3 本章小結(jié)57-58
• 結(jié)論58-60
• 參考文獻60-63
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文及其他成果63-65
• 致謝65

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

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2 楊芳;超聲換能系統(tǒng)的動態(tài)匹配研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2016年

  本文關(guān)鍵詞：超聲換能系統(tǒng)的動態(tài)匹配研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：280268