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超声波电源频率的PID变步长扫频控制方法

[导读]现有的超声波焊接机的声学系统主要由超声波发生器、超声波换能器、超声波变幅杆、焊头组成。

步骤一:通过检测电流反馈给PID控制器,PID控制器通过计算得出扫描频率变化步长Δfn(In),然后将步长Δfn(In)发送给驱动控制器,驱动控制器控制逆变器输出一定频率,使超声波发生器的输出频率和系统工作频率保持一致;

步骤二:采用PID控制器计算频率变化的步长,主要依据超声波发生器随着负载电阻的变化,超声波系统的共振频率会有一定程度的增加,因此超声波系统在谐振频率工作时超声波系统的工作电流最大,因此根据电流随着频率变化具有峰值的变化关系,进行调整步长参数。

电源反馈模块接收超声波系统电流,然后将电流信号传送给PID控制器器,PID控制器根据电流与频率变化的关系,计算出下一步扫描频率需要进行的步长,然后将变步长数值传递给中央处理器根据扫频控制算法计算出超声波系统频率的变化趋势,然后以一定的频率驱动逆变器工作,使超声波发生器与超声波换能器工作达到谐振;由于超声波系统达到谐振时,超声波系统中的电流达到最大值,因此通过不断扫描谐振频率附近的工作频率,将工作电流最大值的工作频率调整为谐振频率,通过控制器控制逆变器达到谐振频率,使整个超声波系统工作在谐振频率。

可以实现超声波发生器频率跟踪功能,使超声波发生器能够跟随由于超声波发生器负载的等效电容和电阻会随着工作发生变化,会导致超声波声学系统的固有频率发生的漂移;PID控制器控制进行变步长扫频可以使超声波发生器快速的调整输出频率,使整个超声波系统速度较快的实现调整到谐振状态,输出最大功率,这种变步长扫频追频控制方法实时反映速度较快,电路简单,成本较易于实现的优点。

 

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