聚合物熱壓系統(tǒng)的溫度控制策略研究.pdf

1、聚合物以其良好的熱塑性、電絕緣性、透光性，以及種類多、易于加工等優(yōu)點(diǎn)，在微流控器件、微光電子器件等方面均具有重要的應(yīng)用和廣闊的市場需求。熱壓法加工裝置簡單，易于實(shí)現(xiàn)高深寬比(>10)結(jié)構(gòu)，成為聚合物微納器件制作的重要方法之一。 溫度是聚合物微納結(jié)構(gòu)熱壓中的重要工藝參數(shù)之一，其對復(fù)制精度、成型效率、拔模質(zhì)量等都有較大影響。所以在熱壓設(shè)備上實(shí)現(xiàn)性能良好的溫度控制是熱壓工藝探索及高質(zhì)量熱壓加工的必要條件。 本文根據(jù)熱壓機(jī)的機(jī)械

2、機(jī)構(gòu)及硬件組成等，建立了溫控系統(tǒng)模型；對模型深入分析，并針對其溫控系統(tǒng)模型參數(shù)的不確定性及時(shí)變性，采用自適應(yīng)策略以達(dá)到高品質(zhì)的溫度控制的思路；用最小二乘結(jié)合圖解法對系統(tǒng)進(jìn)行了準(zhǔn)確高效的辨識(shí)，為自適應(yīng)控制器的設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)。 根據(jù)溫度控制需求指標(biāo)以及對自適應(yīng)能力的要求，本文設(shè)計(jì)了以自整定PID控制為基礎(chǔ)，綜合采用增益補(bǔ)償及自校正算法的控制策略。自整定PID依據(jù)系統(tǒng)辨識(shí)結(jié)果，離線整定PID控制參數(shù)。整定過程與控制過程互相獨(dú)立，占用系統(tǒng)

3、資源少，不對原控制系統(tǒng)中的其他控制量(如壓力)造成影響；增益補(bǔ)償策略采用將溫控范圍分區(qū)的辦法，將各區(qū)域內(nèi)的平均升溫速率作為增益參考值，對PID控制輸出量進(jìn)行增益補(bǔ)償；自校正算法則以實(shí)時(shí)溫度變化速率為準(zhǔn)則，對Bang-Bang控制切換點(diǎn)進(jìn)行選擇，避免了切換過早造成的積分飽和及切換過晚造成的超調(diào)等現(xiàn)象。 系統(tǒng)升溫恒溫實(shí)驗(yàn)以及適應(yīng)性實(shí)驗(yàn)的結(jié)果顯示，此控制器能在(40℃～130℃)范圍內(nèi)快速升溫，準(zhǔn)確控溫，超調(diào)量為0.5℃，系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)示值