李春红 单鹏 颉彦强

摘 要：“RBF-PID”是一种用于控制温度、水位以及速度等的一种控制系统，其具有控制结构简单、反应速度快的优点。但是在使用之前，需要先明确的PID控制器的相关参数才能使用PID对温度进行控制，再加上PID的参数需要借助相关的专业人员才能获取，从而导致PID有时会出现控制力度以及准确性不高的情况出现。本文主要基于RBF-PID，对热风回流焊温度控制进行研究。

关键词：RBF-PID;热风回流焊;温度控制;研究

电子产品的质量和性能稳定性在很大程度上取决于电路板的焊接质量。电路板的焊接已从小批量手工焊接发展到大批量的机器焊接。目前，企业常用的焊接设备主要包括回流焊和波峰焊。回流焊接是表面组装过程的核心过程，也是最广泛使用的批量生产焊接技术。回流式焊机的熔化和温度会直接决定电子器件的焊接质量与电路板性能。据统计，回流焊机焊接温度不当造成的焊接缺陷主要包括虚焊和元器件损坏。因此提高回流焊机的温度控制准确性在提高焊接质量方面起着举足轻重的作用，回流焊机的焊接温度精度与系统本身的参数和控制算法有着非常密切的关系，研究回流焊机的数学模型并选择合适的温度控制算法具有重要的工程实际意义。

1.建立回流焊机温度系统数学模型

一般烤箱的内部从左到右分为8个温度区，其中温度区1和2是加热区，将要连接的电路板进入充电机器在该地区很热;温度区域3、4和5用于蓄热区域，根据热空气接点RBF-PID的温度控制进行加热RBF-PID 33，电路板在该区域中被均匀加热;温度区域6和7是补充区域，即联合区域;最后的第8个温度区是冷却区。列链驱动PCB电路板以均匀的速度通过烤箱内胆安装。

为了简化充填接头温度控制系统的数学模型，做出以下假设：1）炉壁和炉壁被绝缘石棉隔开，并且不考虑彼此之间的热交换;2）同一温度区域内的空气成分相同，即同一温度区域内的空气物理参数相同。在同一温度区中的空气对流过程中，仅进行质量交换而没有热交换。3）相同的温度区域是一个整体，尽管温度区域边缘的温度变化很小，但所有内部点的温度都相同。根据热力学第一定律，当将某个温度区域视为一个整体时，流入和流出该温度区域的能量将得到保留。如下所示：

Q4= Q4 out（1）Q4 in = ChHh（t）（t-Td）（2）Q4 out = Q3-4+ Q4-5+ Q烤箱壁+ QPCB +链Q =ρCρVin（t）（T4-T3）+ρCρVin（t）（T5-T4）+ hcAc（t）（T4-Tout）+ρbCbVb（t）（T4- T3）+ρbCbVb（t）（T4-T5）+ρlClVl（t）（T4-T3）（3）Vb（t）= vst（4）

其中：输入Q4和输出Q4分别是输入热量和出口第四温度区;炉壁Q3-4，Q4-5和Q分别是从第四温度区到第三温度区，第五温度区和炉壁的辐射热。 QPCB和Q链是从PCB板接收的热量，而链去除的T5，T4和T3分别是温度区5、4和3的瞬时温度，它们随时间变化。 Ch是补给热源的电导率;Hh（t）是设备输出的热量输出函数;ρ是空气的密度，1.2 kg / m3;Cρ是煤气炉在一定体积下的比热容。1.005 J /（kg ℃）[10]; hc是填充接头的隔热层与烤箱温度区中的气体之间的热交换系数; Ac是笔芯耦合机隔热层的面积，m2; Vin是PCB板的流量直流耦合机炉膛中的空气流量m3/ s;ρb是PCB基板的密度，1.9 g / cm3; Cb是PCB基板在恒定体积下于20℃，1。28 kJ /（kg ℃）FR-4铜材料的比热容[11]; Vb是单位时间内通过补料机第三个温度区的PCB板的体积，m3; v是传送带的传送带速度，m / s; S是PCB板的横截面积，m2; t是时间，s;。合成公式（1），（2），（3）和（4）并进行适当的变换，以获取填充点耦合温度第四区域中的动态温度模型关系。

2.RBF控制

2.1RBF神经网络

是前面的三层网络，由输入层，输出层和隐藏层组成。具有最强的逼近能力和克服局部最小值的能力。输入隐藏层与其他隐藏层之间的映射关系称为非线性映射，输入隐藏层分别对应于目标温度，实测环境中的温度和目标环境中的温度偏差 ek ，隐藏层与其他输出隐藏层之间的映射关系称为映射线性层和其他输出隐藏层分别为映射线性系数 kp ，积分系数 ki 和微分系数 kd，通过动态参数调整找到近似的最佳PID参数，以获得最佳的近似性能。

2.2RBF-PID 控制系统设计原理

RBF-PID神经网络是一种拥有强大的机器人学习及其自适应能力的新兴技术，可以收斂到最优的全局解。因此，它可用于在线调整PID控制器的设置，以补偿PID控制器设置的不足，该不足不会随外部参数的变化而改变。它是具有自适应和自我调节功能的控制器。许多研究人员将基本径向函数神经网络与PID控制算法相结合，并将其应用于控制系统，取得了良好的效果。基于此，本文将RBF和PID结合起来用于充电合温度控制系统中，该系统的控制原理如下所示：

结语

“RBF-PID”是一种用于控制温度、水位以及速度等的一种控制系统，其具有控制结构简单、反应速度快的优点。但是在使用之前，需要先明确的PID控制器的相关参数才能使用PID对温度进行控制，再加上PID的参数需要借助相关的专业人员才能获取，从而导致PID有时会出现控制力度以及准确性不高的情况出现。因此提高回流焊机的温度控制准确性在提高焊接质量方面起着举足轻重的作用，回流焊机的焊接温度精度与系统本身的参数和控制算法有着非常密切的关系，研究回流焊机的数学模型并选择合适的温度控制算法具有重要的工程实际意义。

参考文献：

[1]季鹏， 刘维亭， 张懿，等. 基于RBF神经网络的船舶电站PID控制器研究[J]. 重庆理工大学学报（自然科学）， 2020（2）.

[2]张雯， 王耀弘， 周中木. 一种基于RBF神经网络的温度控制系统设计[J]. 中国计量， 2020（5）：87-89.

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