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基于嵌入式的温度控制系统与算法研究,73页摘要表面粘贴技术是一门涉及元器件、组装设备、焊接方法和组装辅助材料等内容，将电子元器件组装或贴装到印刷电路板(pcb)上的综合技术，被认为是电子组装技术的一次革命。随着国际信息产业无铅化的发展和ic芯片的技术革新，对电子信息产品无铅化需要的技术—回流焊接工艺提出了新的要求:利用更先进的控制方式在高温度、高温差、温...
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内容介绍
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73页
摘要
表面粘贴技术是一门涉及元器件、组装设备、焊接方法和组装辅
助材料等内容，将电子元器件组装或贴装到印刷电路板(PCB)上
的综合技术，被认为是电子组装技术的一次革命。随着国际信息产业
无铅化的发展和IC芯片的技术革新，对电子信息产品无铅化需要的技
术—回流焊接工艺提出了新的要求:利用更先进的控制方式在高温
度、高温差、温度均匀、温度柔性化和垂直烘烤下进行无铅焊料的焊
接，以达到提高生产质量，节约能量的目的。
本文设计了基于嵌入式的温度控制系统，首先介绍温度控制的硬
件结构，对主要电路进行设计，采用PHILIPS公司的LPC2212做为温
度控制系统的核心处理器，在回流焊上植入嵌入式实时操作系统
林C/OS一n，搭建了一个任务管理平台，通过实时内核来对任务进行调
度、管理，完成对回流焊工作任务的控制，采用林C/OS一n为基础操作平
台的设计工业控制系统，可以克服传统的采用前后台控制和中断响应
方式所难以很好解决的实时响应差、控制效率低的缺点。实际运行结
果表明该系统稳定性好，可靠性高，人机界面友好，维护简单。
参数优化是许多科学、工程问题以及社会经济活动中的重要研究
内容。针对该系统的实际情况，提出了基于进化算法的PID整定策略，
主要讲了遗传算法和微粒子群算法，其中遗传算法能通过自学习能力
对模型的控制参数进行了优化，找到了较好的控制参数，本文借助积
分分离算法在阶跃响应的仿真中的对比，实验表明遗传算法的PID整
定策略要大大优于传统PID算法。最后通过采用PSO算法对PID参数进
行了优化，仿真结果表明该算法响应时间短，稳定收敛，精确度高，
易于并行化，是一种效率很高的寻优方法，是PID参数优化的理想方
法。
关键词:嵌入式，林C/OS一H，任务，进化算法，微粒子群
第一章绪论..............................................
1.1工程背景及研究意义..................................
1.1.1工程背景........................................
1.1.2研究意义........................................
1.2温度控制器的国内外现状..............................
1.3论文篇章结构安排....................................
第二章回流焊控制系统概况及硬件系统设计..................
2.1多温区回流焊机结构特点和工作原理介绍................
2.1.1热风回流焊机主要结构特点和技术参数..............
2.1.2热风回流焊机工作原理............................
2.1.3系统组成........................................
2.2温度控制系统的主要硬件设计..........................
2.2.1嵌入式处理器与微控制器..........................
2.2.2系统硬件平台的选择..............................
2.2.3嵌入式微处理器ARM..............................
2.2.4部分硬件介绍....................................
2.3系统抗干扰设计......................................
2.3.1干扰源...................................··.·····
2.3.2硬件抗干扰设计..................................
2.4本章小结............................................
第三章系统软件设计与实现................................
3.1MC/OS一H...........................................
3.1.1pC/OS一H的主要特点............................
3.1.2pC/05一H硬件和软件体系结构....................
3.ZMC/05一H移植到LPC2212..............................
3.3系统的软件任务划分与实现............................
3.3.1设计总述........................................
3.3.2任务的划分....................................…
3.3.3“C/05一H内核原理与回流焊炉控制系统的设计......
3.3.4系统应用程序的设计..............................
3.4PC机上的上位机软件设计.............................
3.4.1总体任务........................................
3.4.2主界面.....................................
3.4.31/0状态显示界面...........................
3.5本章小结.......................................
第四章温度控制策略算法的研究.......................
4.1PID控制原理...................................
4.2控制算法对嵌入式系统的的要求...................
4.3基于遗传算法PID参数整定.......................
4.3.1遗传算法的原理.............................
4.3.2基于遗传算法的P功整定仿真.................
4.4基于粒子群算法参数优化.........................
4.4.1粒子群算法的原理...........................
4.4.2粒子群优化算法的数学描述...................
4.4.3PSO算法步骤...............................
4.4.4PSO算法的仿真……，......................
4.4.5PSO一PID控制器.............................
4.5本章小结.......................................
第五章总结与展望...................................
5.1结论...........................................
5.2后续工作的展望.....................……、.....
参考文献............................................
致谢............................................
攻读硕士学位期间科研及论文完成情况..................
摘要
表面粘贴技术是一门涉及元器件、组装设备、焊接方法和组装辅
助材料等内容，将电子元器件组装或贴装到印刷电路板(PCB)上
的综合技术，被认为是电子组装技术的一次革命。随着国际信息产业
无铅化的发展和IC芯片的技术革新，对电子信息产品无铅化需要的技
术—回流焊接工艺提出了新的要求:利用更先进的控制方式在高温
度、高温差、温度均匀、温度柔性化和垂直烘烤下进行无铅焊料的焊
接，以达到提高生产质量，节约能量的目的。
本文设计了基于嵌入式的温度控制系统，首先介绍温度控制的硬
件结构，对主要电路进行设计，采用PHILIPS公司的LPC2212做为温
度控制系统的核心处理器，在回流焊上植入嵌入式实时操作系统
林C/OS一n，搭建了一个任务管理平台，通过实时内核来对任务进行调
度、管理，完成对回流焊工作任务的控制，采用林C/OS一n为基础操作平
台的设计工业控制系统，可以克服传统的采用前后台控制和中断响应
方式所难以很好解决的实时响应差、控制效率低的缺点。实际运行结
果表明该系统稳定性好，可靠性高，人机界面友好，维护简单。
参数优化是许多科学、工程问题以及社会经济活动中的重要研究
内容。针对该系统的实际情况，提出了基于进化算法的PID整定策略，
主要讲了遗传算法和微粒子群算法，其中遗传算法能通过自学习能力
对模型的控制参数进行了优化，找到了较好的控制参数，本文借助积
分分离算法在阶跃响应的仿真中的对比，实验表明遗传算法的PID整
定策略要大大优于传统PID算法。最后通过采用PSO算法对PID参数进
行了优化，仿真结果表明该算法响应时间短，稳定收敛，精确度高，
易于并行化，是一种效率很高的寻优方法，是PID参数优化的理想方
法。
关键词:嵌入式，林C/OS一H，任务，进化算法，微粒子群
第一章绪论..............................................
1.1工程背景及研究意义..................................
1.1.1工程背景........................................
1.1.2研究意义........................................
1.2温度控制器的国内外现状..............................
1.3论文篇章结构安排....................................
第二章回流焊控制系统概况及硬件系统设计..................
2.1多温区回流焊机结构特点和工作原理介绍................
2.1.1热风回流焊机主要结构特点和技术参数..............
2.1.2热风回流焊机工作原理............................
2.1.3系统组成........................................
2.2温度控制系统的主要硬件设计..........................
2.2.1嵌入式处理器与微控制器..........................
2.2.2系统硬件平台的选择..............................
2.2.3嵌入式微处理器ARM..............................
2.2.4部分硬件介绍....................................
2.3系统抗干扰设计......................................
2.3.1干扰源...................................··.·····
2.3.2硬件抗干扰设计..................................
2.4本章小结............................................
第三章系统软件设计与实现................................
3.1MC/OS一H...........................................
3.1.1pC/OS一H的主要特点............................
3.1.2pC/05一H硬件和软件体系结构....................
3.ZMC/05一H移植到LPC2212..............................
3.3系统的软件任务划分与实现............................
3.3.1设计总述........................................
3.3.2任务的划分....................................…
3.3.3“C/05一H内核原理与回流焊炉控制系统的设计......
3.3.4系统应用程序的设计..............................
3.4PC机上的上位机软件设计.............................
3.4.1总体任务........................................
3.4.2主界面.....................................
3.4.31/0状态显示界面...........................
3.5本章小结.......................................
第四章温度控制策略算法的研究.......................
4.1PID控制原理...................................
4.2控制算法对嵌入式系统的的要求...................
4.3基于遗传算法PID参数整定.......................
4.3.1遗传算法的原理.............................
4.3.2基于遗传算法的P功整定仿真.................
4.4基于粒子群算法参数优化.........................
4.4.1粒子群算法的原理...........................
4.4.2粒子群优化算法的数学描述...................
4.4.3PSO算法步骤...............................
4.4.4PSO算法的仿真……，......................
4.4.5PSO一PID控制器.............................
4.5本章小结.......................................
第五章总结与展望...................................
5.1结论...........................................
5.2后续工作的展望.....................……、.....
参考文献............................................
致谢............................................
攻读硕士学位期间科研及论文完成情况..................
