[发明专利]一种基于自抗扰控制的荧光粉胶微涂覆系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于自抗扰控制的荧光粉胶微涂覆系统及方法，所述系统包括工控机、微涂覆自抗扰控制单元和荧光粉胶材料装载及喷涂机构；所述微涂覆自抗扰控制单元的各子单元均基于自抗扰控制器内部的优化控制算法对微涂覆过程进行自抗扰控制。本发明从荧光粉胶雾化涂覆工艺优化角度出发，针对荧光粉胶微涂覆过程引入自抗扰控制，从而不需要确定被控对象的精确模型就可实现对非线性、强耦合、大滞后系统的高精度控制、同时具有较好的抗干扰性能。

技术领域

本发明涉及LED涂覆领域，特别涉及一种基于自抗扰控制的荧光粉胶微涂覆系统及方法。

背景技术

荧光粉涂覆是LED涂覆工艺中实现蓝光LED向白光LED转换的主流技术，其涂覆效果是否一致均匀直接影响最终的LED发光质量。但是荧光粉胶的微涂覆是一个非线性多变量耦合的复杂过程，其涂覆质量往往受到多种因素的影响：当荧光粉胶通过供料气压从料桶的进料管道进入喷嘴时，由于管道的时间滞后导致进胶过程的大时滞特性；料桶内荧光粉胶容量的变化也会导致供料气压的不稳定，进而影响流速；喷嘴周围环境温度的变化也会导致荧光粉胶的粘度，从而影响雾化效果。实现荧光粉胶微涂覆过程的高精度控制已成为LED涂覆行业一个急需解决的难题。

目前，荧光粉胶微涂覆过程尚未有一个准确而通用的过程模型。涂覆过程严重依赖操作人员的工作经验，性能与可靠性不高，生产效率和质量低下。传统的PID控制虽然取得较好控制效果，但是需要精确的对象模型。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种基于自抗扰控制器的荧光粉胶微涂覆系统，此系统及方法从荧光粉胶雾化涂覆工艺优化角度出发，针对荧光粉胶微涂覆过程引入自抗扰控制，从而不需要确定被控对象的精确模型就可实现对非线性、强耦合、大滞后系统的高精度控制、同时具有较好的抗干扰性能。

本发明的另一目的在于提供一种荧光粉胶微涂覆方法。

本发明的主要目的通过以下的技术方案实现：一种基于自抗扰控制的荧光粉胶微涂覆系统，包括工控机、微涂覆自抗扰控制单元和荧光粉胶材料装载及喷涂机构；

所述的工控机用于控制系统的执行动作、设定自抗扰控制器的输入参数以及监视被控变量的状态变化；

所述微涂覆自抗扰控制单元包括：喷头内部荧光粉胶粘度控制单元、荧光粉胶入口处流速控制单元、喷头内部雾化气压控制单元；各控制单元均基于自抗扰控制器内部的优化控制算法对微涂覆过程进行自抗扰控制；

其中，所述粘度控制单元采用包裹在喷嘴处的电热元件和温度检测元件进行加热恒温控制从而控制荧光粉胶粘度；所述流速控制单元采用可调可控的供料气压阀，并采用激光测厚装置测量喷涂的荧光粉涂层厚度并反馈到输入端从而控制荧光粉胶流速；所述雾化气压控制单元采用可调可控的雾化气压阀，并采用机器视觉模块检测雾化均匀度并反馈到输入端进而控制雾化气压大小；

所述荧光粉胶材料装载及喷涂机构包括荧光粉胶供料料桶和雾化喷头；

所述工控机与自抗扰控制器数据连接。

优选的，所述微涂覆自抗扰控制单元中，粘度控制单元包括输入信号模块、自抗扰控制器、被控对象、电热元件、温度检测元件；流速控制单元包括输入信号模块、自抗扰控制器、被控对象、供料气压阀、激光测厚装置；雾化气压控制单元包括输入信号模块、自抗扰控制器、被控对象、雾化气压阀、机器视觉监测模块；其中输入信号模块、温度检测元件、激光测厚装置、机器视觉检测模块分别通过自抗扰控制器的多输入端进行子连接，差值信号经由控制器内部运算产生优化的控制策略，在控制器的输出端控制执行器动作，从而控制被控对象。

优选的，所述自抗扰控制器均内置离散二阶自抗扰控制器算法，所述自抗扰控制器包括：

跟踪微分器，用于接收输入信号v₀，产生输入信号的过渡过程跟踪信号x₁及其微分信号x₂；