论文部分内容阅读
在 IC微电子产品的封装过程中，焊线机的引线键合是重要环节之一。在引线键合过程中，焊线机焊头冲击力的优化控制是保障键合性能和提高键合效率的重要因素。由于焊头运动具有高速、高加速及高频率的动态特征，普通的PID控制算法已无法达到其冲击力控制要求。焊线机焊头在高动态工况情况下，如何在极短的时间内控制其冲击力大小及波动率，是保证芯片键合质量的重要环节。本文针对焊线机焊头冲击力控制问题，开展焊线机焊头冲击力的自整定控制算法研究，设计基于GA_TD的焊头冲击力控制参数自整定算法，实现焊头冲击力的控制参数在线自整定调节，以控制冲击力的过冲量及波动范围，提高引线键合的键合质量。论文的主要研究内容概括如下： 1.研究分析焊头高速运动过程及其控制系统模型。在焊头运动的高动态特征分析基础上，研究焊线机控制系统建模方法，建立三环控制系统模型，分析焊头冲击力的控制参数整定原理，为后续研究奠定控制理论基础； 2.基于高动态工况的焊头运动特征及冲击力控制要求，研究基于遗传算法（GA）的PID控制算法和安排过渡过程（TD）控制方法，在算法仿真分析的基础上，提出一种基于GA_TD的PID参数自整定控制算法，通过各控制算法的性能对比，明确所提出算法在冲击力控制及动态性能方面的优势； 3.研究焊头冲击力控制系统的建模方法，建立面向焊头冲击力控制系统的基于GA_TD的PID参数自整定控制算法仿真模型，实现Matlab Simulink模块的仿真实验，并与前馈滤波PID控制算法及普通PID控制算法进行控制系统动态性能比较，验证所设计的自整定控制算法在焊头冲击力控制方面的有效性。 4.基于焊线机的实验平台，实现焊头冲击力控制参数自整定控制算法，开展冲击力控制实验。通过与普通PID控制算法及前馈滤波PID控制算法的冲击力实验结果比较显示，提出的基于GA_TD的PID参数自整定控制算法可有效地减小冲击力峰值及其波动范围，从而保障焊线机在高动态工况下的键合质量及工作效率。