[发明专利]基于PSO算法及PID控制的超声键合频率跟踪方法

权利要求书

1.一种基于PSO算法及PID控制的超声键合频率跟踪方法，其特征在于：其包括以下步骤：

(1)由上位机设置好一个初始的启动频率并发送给MCU，MCU控制超声发生器给予超声换能器这个启动频率；

(2)超声换能器的电压和电流信号经过有效值采集电路被转换为有效值，并反馈到MCU上计算出键合实时阻抗并传递至上位机；

(3)超声换能器的电压和电流经过反馈电路被转换为方波后反馈到MCU上，由MCU计算出电压与电流信号的相位差并传递至上位机；

(4)根据反馈的电压电流的相位差，MCU内的PID控制部分利用反馈回的电压、电流相位差作为反馈输入，计算出超声发生器的输出频率以及输出电压的幅值并发送给超声发生器，从而更好的跟踪换能器的谐振频率变化；

所述MCU中的PID控制参数整定由惯性权重递减的PSO寻优算法来整定，其适应度函数选用误差绝对值和时间积分型作为PID寻优的适应度函数；

所述反馈电路包括电压反馈和电流反馈，该电压反馈和电流反馈分别包含了五级运放，两路信号经过方波转换芯片之后，由正弦信号转换为两路方波信号，电流信号转换成方波信号后作为D触发器的时钟输入端，电压信号转换成方波信号后作为D触发器的数据输入端，MCU通过判断D触发器输出端的高低电平的状态来判断电压超前还是电流超前，从而不断的调整驱动频率，使超声换能器工作在谐振频率状态。

2.根据权利要求1所述的基于PSO算法及PID控制的超声键合频率跟踪方法，其特征在于：所述(1)中的超声发生器的输出信号是由DDS直接合成，其根据MCU传达的驱动频率指令，为整个电路产生指定频率的正弦信号。

3.根据权利要求1所述的基于PSO算法及PID控制的超声键合频率跟踪方法，其特征在于：所述步骤（2）中的超声换能器的电压和电流信号经过AD637有效值采集芯片转换为有效值。

4.根据权利要求1所述的基于PSO算法及PID控制的超声键合频率跟踪方法，其特征在于：所述步骤（3）中的超声换能器的电压信号经过采样电阻转换为电流信号，电流信号与电压信号再由方波转换器由正弦波转换为方波，通过计算两路方波对于D触发器的触发时间差来计算两路信号的相位差。

5.根据权利要求1所述的基于PSO算法及PID控制的超声键合频率跟踪方法，其特征在于：所述MCU为基于ARM内核的STM32F103芯片，并在其内部实现了PID控制算法。