一种基于自抗扰控制的荧光粉胶微涂覆系统及方法与流程

文档序号:20436450发布日期:2020-04-17 22:05阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种基于自抗扰控制的荧光粉胶微涂覆系统,其特征在于,包括工控机、微涂覆自抗扰控制单元和荧光粉胶材料装载及喷涂机构;

所述的工控机用于控制系统的执行动作、设定自抗扰控制器的输入参数以及监视被控变量的状态变化;

所述微涂覆自抗扰控制单元包括:喷头内部荧光粉胶粘度控制单元、荧光粉胶入口处流速控制单元、喷头内部雾化气压控制单元;各控制单元均基于自抗扰控制器内部的优化控制算法对微涂覆过程进行自抗扰控制;

其中,所述粘度控制单元采用包裹在喷嘴处的电热元件和温度检测元件进行加热恒温控制从而控制荧光粉胶粘度;所述流速控制单元采用可调可控的供料气压阀,并采用激光测厚装置测量喷涂的荧光粉涂层厚度并反馈到输入端从而控制荧光粉胶流速;所述雾化气压控制单元采用可调可控的雾化气压阀,并采用机器视觉模块检测雾化均匀度并反馈到输入端进而控制雾化气压大小;

所述荧光粉胶材料装载及喷涂机构包括荧光粉胶供料料桶和雾化喷头;

所述工控机与自抗扰控制器数据连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于自抗扰控制的荧光粉胶微涂覆系统,其特征在于,所述微涂覆自抗扰控制单元中,粘度控制单元包括输入信号模块、自抗扰控制器、被控对象、电热元件、温度检测元件;流速控制单元包括输入信号模块、自抗扰控制器、被控对象、供料气压阀、激光测厚装置;雾化气压控制单元包括输入信号模块、自抗扰控制器、被控对象、雾化气压阀、机器视觉监测模块;其中输入信号模块、温度检测元件、激光测厚装置、机器视觉检测模块分别通过自抗扰控制器的多输入端进行子连接,差值信号经由控制器内部运算产生优化的控制策略,在控制器的输出端控制执行器动作,从而控制被控对象。

3.根据权利要求2所述的一种基于自抗扰控制的荧光粉胶微涂覆系统,其特征在于,所述自抗扰控制器均内置离散二阶自抗扰控制器算法,所述自抗扰控制器包括:跟踪分离器、扩张状态观测器、非线性反馈器;

其中,所述跟踪分离器用于接收输入信号v0,产生输入信号的过渡过程跟踪信号x1及其微分信号x2;

所述扩张状态观测器用于接收检测变送机构的输出信号y,产生实际输出信号的跟踪信号z1及其微分信号z2,从而送至输入端与x1,x2求差值得到跟踪误差信号和微分误差信号e1,e2;并接收控制信号u后经内部算法计算得到总扰动观测量z3;

所述用于接收过度过程的跟踪误差信号和微分误差信号经内部最优控制函数计算可得控制信号,并通过扰动布行可得到最终的控制量。

4.根据权利要求3所述的一种基于自抗扰控制的荧光粉胶微涂覆系统,其特征在于,所述跟踪微分器内置的算法如下:

式中v0为输入设定值,x1为对输入信号的快速跟踪信号,x2为跟踪输入信号的广义微分,k为离散时间因子,r是决定跟踪快慢的速度因子参数,h为积分步长,h0是决定滤波效果的滤波因子参数,fst为快速控制最优综合函数。

5.根据权利要求3所述的一种基于自抗扰控制的荧光粉胶微涂覆系统,其特征在于,所述扩张状态观测器内置的算法如下:

式中β01,β02,β03为输出误差校正增益的三个分量,z1,z2,z3为扩张状态观测器对荧光粉胶的状态变量的三个估计分量,α,α1,α2为指数函数的幂,e为输出估计误差,sign(·)为符号函数,b0为与被控对象相关的参数,x为函数fal的自变量,u为控制量,fal(·)为抑制信号抖振的饱和函数,δ为影响控制器的线性性质参数。

6.根据权利要求3所述的一种基于自抗扰控制的荧光粉胶微涂覆系统,其特征在于,所述非线性反馈(nlsef)的算法如下:

式中u为补偿扰动形成的控制量,β1,β2分别是比例和微分的增益参数。

7.一种荧光粉胶微涂覆方法,其特征在于,包括步骤:

设定期望的温度值、流速值以及雾化气压值,并先在喷嘴处进行预加热;

启动涂覆动作,控制加热恒温从而控制荧光粉胶粘度保持恒定;

测量喷涂的荧光粉涂层厚度并反馈到输入端从而控制荧光粉胶从料桶的进料管道以预期速度进入喷嘴的料缸;

雾化荧光粉胶,,检测雾化均匀度并反馈到输入端进而控制雾化气压大小;

喷出荧光粉胶,进入下一轮涂覆。

8.根据权利要求7所述的荧光粉胶微涂覆方法,其特征在于,包括如下步骤:

(1)接收设定输入信号v0,产生输入信号的过渡过程跟踪信号x1及其微分信号x2;

(2)输出信号y经过扩张状态观测,产生实际输出信号的跟踪信号z1及其微分信号z2,从而送至输入端与x1,x2求差值得到跟踪误差信号和微分误差信号e1,e2;并接收控制信号u后经内部算法计算得到总扰动观测量z3;

(3)接收过渡过程的跟踪误差信号和微分误差信号e1,e2经内部最优控制函数计算可得控制信号u0,并通过扰动补偿可得到最终的控制量u。

9.根据权利要求8所述的荧光粉胶微涂覆方法,其特征在于,在涂覆控制时,通过增大粘度自抗扰控制单元的v0设定值提高温度从而降低粘度。

10.根据权利要求8所述的荧光粉胶微涂覆方法,其特征在于,对于高粘度的荧光粉胶材料,通过增大雾化压力控制单元的v0值提高雾化效果,同时提高流速控制单元的供料压力设定值v0增大流速。


技术总结
本发明公开了一种基于自抗扰控制的荧光粉胶微涂覆系统及方法,所述系统包括工控机、微涂覆自抗扰控制单元和荧光粉胶材料装载及喷涂机构;所述微涂覆自抗扰控制单元的各子单元均基于自抗扰控制器内部的优化控制算法对微涂覆过程进行自抗扰控制。本发明从荧光粉胶雾化涂覆工艺优化角度出发,针对荧光粉胶微涂覆过程引入自抗扰控制,从而不需要确定被控对象的精确模型就可实现对非线性、强耦合、大滞后系统的高精度控制、同时具有较好的抗干扰性能。

技术研发人员:胡跃明;陈雅倩
受保护的技术使用者:华南理工大学
技术研发日:2019.12.25
技术公布日:2020.04.17
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