激光软钎焊系统中半导体激光器温度模型预测控制设计

作     者：闫宽 张聪 陈绪兵 李明超 方杰 叶冬 Yan Kuan;Zhang Cong;Chen Xubing;Li Mingchao;Fang Jie;Ye Dong

作者机构：武汉工程大学机电工程学院湖北武汉430205 智能制造装备与技术全国重点实验室湖北武汉430223 

基　　金：智能制造装备与技术全国重点实验室开放基金(IMETKF2024025) 武汉工程大学研究生教育创新基金(CX2023234) 

出 版 物：《光学学报》 (Acta Optica Sinica)

年 卷 期：2024年第44卷第14期

页      码：162-168页

摘      要：针对激光软钎焊领域对核心器件半导体激光器的高精度热控要求,提出一种基于模型预测控制算法的热控方法。通过非平衡热力学等方法对热控系统的热电制冷器及部件构建了精准的数学模型,并引入丢番图方程推导模型预测控制热控系统,搭建了激光软钎焊半导体激光器热控实验平台。由随机变换电流输入热控实验结果可知,激光器输入电流变化导致温度波动的平均超调量在1.12%内。激光器中心波长稳定性实验结果表明,所提方法使激光中心波长漂移量减少了52%。激光软钎焊加工能力实验结果表明,该控制方法可以有效控制半导体激光器的输出功率,相比于比例积分微分控制的激光器,所提模型预测控制热控系统的温度曲线与焊点的理想温度曲线的线性拟合度提高了21.05%。该研究结果将为后续研发性能稳定、高质量焊接的激光软钎焊系统提供理论和工程指导。

主 题 词：激光器 热控系统 模型预测控制 激光软钎焊 

学科分类：08[工学] 0802[工学-机械学] 0835[0835] 0811[工学-水利类] 080201[080201] 

核心收录：

D　O　I：10.3788/A0S240578

馆 藏 号：203128769...